WO2020128274A1 - Autonomous station for monitoring and analysing a maritime environment - Google Patents

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WO2020128274A1
WO2020128274A1 PCT/FR2019/053085 FR2019053085W WO2020128274A1 WO 2020128274 A1 WO2020128274 A1 WO 2020128274A1 FR 2019053085 W FR2019053085 W FR 2019053085W WO 2020128274 A1 WO2020128274 A1 WO 2020128274A1
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WO
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analysis
data
monitoring
acoustic
maritime
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/053085
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French (fr)
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Eric Blin
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Suez Groupe
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Application filed by Suez Groupe filed Critical Suez Groupe
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    • G01V1/001Acoustic presence detection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00Buoys
    • B63B2022/006Buoys specially adapted for measuring or watch purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2203/00Communication means
    • GPHYSICS
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    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G10L25/51Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00 specially adapted for particular use for comparison or discrimination

Definitions

  • Autonomous station for monitoring and analyzing a maritime environment The present invention relates to an autonomous station for monitoring and analyzing a maritime environment.
  • Autonomous buoys such as Argos buoys, allow autonomous measurements and are intended to transmit environmental data relating to the marine environment in which they are installed.
  • this type of beacon is generally expensive, bulky, and is not suitable for monitoring water quality in a coastal or near-coastal environment.
  • an autonomous maritime monitoring and analysis station suitable for measuring the marine environment in an area with high human activity, such as a near-coastal, coastal, wind area or even a waste water discharge area.
  • a maritime monitoring and analysis station comprising a floating base and an electric storage battery; characterized in that the maritime monitoring and analysis station comprises: an acoustic acquisition unit for an underwater environment;
  • an acoustic analysis device for analyzing the acoustic signal coming from the acoustic acquisition device comprising calculation means for detecting by frequency analysis of said acoustic signal at least one impulse signal emitted by a living organism and / or a transient signal emitted by a living organism or from a boat.
  • a monitoring and analysis station capable of detecting various signals emitted by living organisms and by boats, in particular passages from boats, by acoustic analysis of the underwater environment; this in particular makes it possible to detect possible problems with the quality of the underwater environment and the sound pressures which can influence its fauna.
  • Such a station makes it possible to monitor the underwater environment, and more particularly the near-coastal or shallow underwater environment, in a relatively simple manner, by implementing the detection of relevant signals representative of the underwater fauna by the only acoustic study of the environment studied.
  • the means for calculating the acoustic analysis device are adapted to determine, when a plurality of impulse signals is detected, whether at least part of said plurality of impulse signals forms a rhythmic sequence or not rhythmic.
  • the means for calculating the acoustic analysis device are adapted to determine, when a plurality of impulse signals is detected, whether at least part of said plurality of impulse signals forms a rhythmic sequence or not rhythmic.
  • said calculation means are adapted to carry out detection by frequency analysis in a plurality of predetermined frequency bands comprising at least one of the frequency bands from a first frequency band [200 Hz - 400 Hz] suitable for the detection of transient signals corresponding to a first category of fish, for example ophidions and corbs, a second frequency band [600 Hz - 1200 Hz] suitable for the detection of transient signals corresponding to a second category of fish, for example fish herbaria, and a third frequency band [100hz - 4000 Hz] for the detection of transient signals corresponding to the passage of boats.
  • These frequency bands make it possible to target in a relatively precise manner the frequencies suitable for detecting signals making it possible to assess the evolution of the underwater environment, in particular in a shallow or near-coastal environment.
  • the combined detection of transient signals in these three frequency bands and the detection of rhythmic and non-rhythmic impulse signals makes it possible to obtain a relatively precise analysis of the underwater environment heard.
  • a weakening of the emission of non-rhythmic impulse signals corresponding in particular to clicks emitted by the benthos, makes it possible to determine a modification of the sedimentary medium or close to the bottom, such as pollution of the medium, a modification of the currents of background, a change in acidity, or a change in temperature of the medium.
  • a weakening of the emission of rhythmic impulse signals which can correspond to clicks of odontocetes, can also be significant of a modification of the turbidity of water, underwater currents, pollution or a sound disturbance of the environment for example by vibrations.
  • the reduction in the detection of transient signals in the first and / or second frequency band also makes it possible to detect a change in the quality of the water in the bottom areas.
  • the detection of the passage of boats, by detection of transient signals in the third frequency band makes it possible to correlate the other data with a possible modification of the occupation of the maritime space.
  • the maritime monitoring and analysis station comprises a main calculation unit adapted to calculate analysis data from said at least one impulse signal and / or transient signal detected by said calculation means of said acoustic analysis device.
  • the main calculation unit is, according to the main embodiment distinct from the calculation means of the acoustic analysis device.
  • the main calculation unit may include the means for calculating the acoustic analysis device.
  • analysis data can be obtained locally, calculated in particular as a function of the acoustic data detected by the acoustic analysis device, and also by cross-checking with other signals coming from general modifications concerning the quality of the water: pollution , change in turbidity, change in currents, acidity
  • the main calculation unit comprises means for storing the calculated analysis data, and comprises means for evaluating the temporal evolution of said analysis data so as to determine the evolution of the medium submarine analyzed.
  • the evolution of the underwater environment can be estimated by the evolution over time of the emission of the various descriptors of detected signals.
  • the maritime monitoring and analysis station further comprises a set of acquisition means adapted to acquire data for measurements of said underwater environment, said main computing unit controlling the acquisition of data. of measures to said set of acquisition means.
  • acquisition means such as physical sensors and / or digital data acquisition means for receiving data acquired from servers and / or databases, remote or on-board, so that monitoring and analysis is even more precise.
  • the maritime monitoring and analysis station further comprises a device for acquiring meteorological data suitable for transmitting meteorological data to the main calculation unit.
  • the acoustic analysis data can be cross-checked and enriched with meteorological analysis data, obtained by means of acquiring meteorological data, for example by an on-board meteorological station or by remote access to a meteorological data server, so the monitoring and analysis is even more precise and allows more environmental parameters to be taken into account.
  • the maritime monitoring and analysis station comprises radiocommunication means for communicating with a remote terminal; said main calculation member being adapted to transmit to the remote terminal the analysis data calculated by the radiocommunication means, so as to allow monitoring of the evolution of the underwater environment.
  • the on-board management of the calculation of data analyzes associated with the radiocommunication means makes it possible to reduce energy consumption by limiting the amount of data sent by the radiocommunication means to the remote terminal, while allowing remote acquisition of the analysis data.
  • the station can include wired communication means, for example for communicating with a remote coastal terminal, installed on a boat, on an off-shore station or on any other type of platform maritime.
  • said main calculation member is adapted to transmit the measurement data in a common data frame with the analysis data calculated by the acoustic analysis device.
  • said main calculation member is adapted to transmit the measurement data in a common data frame with the analysis data calculated by the acoustic analysis device.
  • the main calculation unit is adapted to control the activation of the radiocommunication means only during the duration of data transmissions to the remote terminal.
  • the main calculation unit is adapted to control the activation of the radiocommunication means only during the duration of data transmissions to the remote terminal.
  • the maritime monitoring and analysis station comprises geolocation means, the main calculation member being adapted to receive geolocation data from said geolocation means. So we can get data relatively precise positioning of the station, to take into account a possible drift, or to detect the problem area within the framework of a set of stations installed at sea.
  • the maritime monitoring and analysis station comprises one or more photovoltaic panels recharging the electric storage battery by capturing solar energy.
  • the maritime monitoring and analysis station comprises one or more photovoltaic panels recharging the electric storage battery by capturing solar energy.
  • the station can be powered by a connection to an external energy source, for example powered by directly from a terrestrial electrical source, by a boat, by an off-shore station or any other type of maritime platform.
  • This external power supply can be associated with or replace all or part of the electric storage battery and solar panels.
  • the invention also relates to a set for monitoring and analysis of a maritime environment comprising a remote terminal and at least one maritime monitoring and analysis station as described above, capable of acquiring and analyzing data from the maritime environment and to transmit them to said remote terminal by radiocommunication means.
  • FIG. 1 is a flow diagram of a maritime monitoring and analysis station according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a detailed schematic view of an acoustic analysis device according to the embodiment of Figure 1;
  • FIG. 3 is a schematic view of a monitoring assembly according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a flow diagram representing in the form of a method a set of logical instructions implemented by an acoustic analysis device of the station according to the embodiment of FIG. 1;
  • FIG. 5 is a flowchart representing an alternative implementation of the method according to FIG. 4;
  • FIG. 6 is a flow diagram of the steps of the first process of the method according to the embodiments of FIGS. 4 and 5;
  • FIG. 7 is a schematic view of the steps of transforming the signal and of calculating a plurality of time series of percentage of occupation for a plurality of frequency bands of interest of the second process according to the embodiments of FIGS. 4 and 5 ;
  • FIG. 8 is a schematic representation of the detection of signals of interest by exceeding the threshold of the second process according to the embodiments of FIGS. 4 and 5;
  • FIG. 9 is a schematic representation of the characterization step of the events detected by the second process according to the embodiments of Figures 4 and 5;
  • FIG. 10 is a representation of a spectrogram and of graphical representations of the stages of the second process according to the embodiments of FIGS. 4 and 5.
  • a monitoring and analysis station 100 of a maritime environment comprises means acquisition and acoustic treatment of the underwater environment, and means of measurement and analysis of the underwater and meteorological environment.
  • the monitoring and analysis station 100 is in this embodiment intended to be installed in a coastal or near-coastal area, in particular in a shallow area.
  • the station 100 comprises a floating base, not shown, waterproof, in which is installed a set of sensors 101, a meteorological measurement device 200 as well as an acoustic analysis device 130.
  • the station 100 is electrically powered by an electric storage battery 110.
  • a set of photovoltaic panels 120 is installed on an upper external wall of the floating base.
  • the photovoltaic panels 120 make it possible to collect solar energy and recharge the electric storage battery when the sun is sufficient.
  • the electric storage battery 1 10 operates on the buffer battery principle, supplying energy on the one hand to the electronic components of the station 100 and on the other hand storing the energy received from the photovoltaic panels.
  • the station 100 is electrically dimensioned so as to be able to be electrically autonomous by daytime charging of the electric storage battery 110.
  • the station 100 is electronically structured around a main calculation unit 230 adapted to collect all of the measurement data supplied by the set of sensors 101, data supplied by the meteorological measurement device 200 as well as data supplied by the acoustic analysis device 130.
  • This main calculation unit 230 comprises in this embodiment a microprocessor, a random access memory and / or a storage memory, and means for receiving the data, such as a communication bus, for receiving the data coming from the set of sensors 101, the meteorological measurement device 200 as well as the acoustic analysis device 130.
  • the acoustic analysis device 130 of the underwater environment receives a signal from an acoustic acquisition device 140, here a submerged hydrophone 140, installed in external projection of the floating base and comprising a ceramic membrane.
  • the acoustic analysis device 130 receives a digital signal from the acoustic acquisition device 140.
  • the hydrophone or more generally the sound acquisition unit 140 provides only an analog signal
  • the acoustic analysis device 130 comprises a storage memory 132, for example a hard disk or a flash memory for storing the acoustic signal coming from the hydrophone, a random access memory 133, and a calculation member 131 for implementing a process for the acoustic analysis of a source acoustic signal from the acoustic acquisition device 140.
  • a storage memory 132 for example a hard disk or a flash memory for storing the acoustic signal coming from the hydrophone
  • a random access memory 133 for storing the acoustic signal coming from the hydrophone
  • a random access memory 133 for storing the acoustic signal coming from the hydrophone
  • a calculation member 131 for implementing a process for the acoustic analysis of a source acoustic signal from the acoustic acquisition device 140.
  • the computing member 131 is in a preferred embodiment of the invention a processor comprising at least two cores.
  • the invention is not limited to this type of processor and can, according to alternative embodiments, comprise a single core or be made up of several processors operating in parallel.
  • the acoustic analysis device 130 implements acoustic analysis method steps stored in the form of logic instructions in the storage memory 132 and / or loaded in the random access memory 133. Reference is made in the following description to this succession of logical instructions as being process steps.
  • the two processes 1, 2 form a process 6, 6 ’implemented by the acoustic analysis device 130 and in particular by the calculating member 131.
  • This method 6, 6 comprises stages of detection and categorization of signals emitted by marine animals, living aquatic organisms and boats. This method comprises in particular two distinct detection processes 1, 2:
  • a first detection process 1 of impulse signals for example clicks emitted by the benthos, and clicks emitted by the odontocetes, but also any other impulse signal that can be emitted by a living underwater organism
  • a second detection process 2 of transient signals such as fish vocalizations, signals emitted by the passage of boats, or any other transient underwater signal.
  • pulse signal or click means any short duration signal covering a relatively large frequency band, in particular any signal of duration less than 1 ms covering a frequency band ranging from 2000 Hz to 40,000 Hz.
  • transient signal means any variable signal having a defined duration in a relatively targeted frequency band, for example a signal having a maximum energy less than 2 kHz and consisting of a succession of variations, also called pulses, of which the duration is generally between 10 ms and 100 ms per pulse, the signal can be of a duration of up to several seconds.
  • the two processes receive as input 60 the same sound source, also called the acoustic source signal, such as a recorded file, compressed or not, comprising the entire sound sequence to be analyzed.
  • the sound sources analyzed are recordings of substantially fifteen consecutive minutes, but their duration is not limiting and can be for example between five minutes and one hour.
  • a fifteen-minute recording provides a relatively optimal compromise between analysis time and the relevance of the data analyzed.
  • the sound source can also be a source acoustic signal transmitted in real time, however the analysis requiring the detection in time of frequency events, a storage of the received signal is then necessary, for example over a period of between fifteen minutes and one hour.
  • the source acoustic signal is acquired for example by a hydrophone, or any other means of underwater sound capture.
  • This source acoustic signal can be acquired in the form of a digital signal by temporal sampling of the captured analog sound.
  • Such a method of transforming an analog sound source into a signal Numerical is not detailed in the present description, however the sampling frequency must necessarily be greater than twice the highest frequency potentially detected, in accordance with Shannon's theorem.
  • All the signals detected and categorized thus make it possible to analyze the evolution of an underwater environment, for example by detecting an overall sound evolution of the underwater environment.
  • the main objective of the invention is not, however, to discriminate precisely between each underwater species emitting a sound signal in a given environment.
  • the person skilled in the art is able to associate between 600 and 700 species of fish with their vocalization frequency, all the vocalization signatures are not known or sufficient to ensure precise detection of the species in a sound stream. , especially since several species can coexist in the same frequency band.
  • the invention mainly aims to determine and more generally discriminate the types of signals present so as to be able to evaluate the general evolution of the underwater ecosystem heard.
  • the invention can still be implemented in a similar way, by targeting narrow frequency bands specific to certain election bodies so as to study their evolution independently of the general ecosystem. According to the embodiment described as an example of implementation of the invention, without limitation, it is detected:
  • this method makes it possible to transform a raw acoustic signal into a plurality of descriptors of the underwater environment, comprising:
  • the underwater and marine environment studied can be analyzed relatively precisely by detecting the majority of identifiable sound sources, in a relatively simple and rapid process.
  • the first detection process 1, which aims to detect impulse signals comprises a first step of transformation 10 of the source acoustic signal in a frequency domain.
  • This transformation of the source acoustic signal is implemented by the application of a discrete local Fourier transform, better known by its English abbreviation Discrete-Time STFT, for Short-Term Fourier Transform.
  • the operation here is an operation of a discrete nature because the processed signal is a digital signal.
  • the local Fourier transform also called according to the uses Fourier transform with sliding window, short-term Fourier transform or more commonly transformed with sliding Fourier, allows obtaining a spectrogram representing the signal in a time-frequency plane .
  • Such a spectrogram is defined as the square modulus of the short-term Fourier transform.
  • the spectrogram represents the energy of the signal in time, according to the segment analyzed, and in frequency, according to the Fourier coefficient.
  • the step of calculating the spectrogram as a function of the short-term Fourier transform is also called the step of calculating the signal energy.
  • a step of calculating the signal energy is implemented in a frequency band adapted to the detection of impulse signals coming from underwater living organisms, for example benthic clicks and / or clicks of odontocetes, here a frequency band ranging from 2000 Hz to 40,000 Hz.
  • a frequency band ranging from 2000 Hz to 40,000 Hz.
  • this step could be adapted to narrower frequency bands, so as to target certain organisms more precisely.
  • the signal transformed by the sliding Fourier transform is subdivided into a plurality of segments, in this embodiment 2000 segments on a signal of fifteen minutes.
  • the invention is not limited to this duration which can for example be chosen in a period of time between five minutes and one hour.
  • the sliding Fourier transform is parameterized with 2048 points, a recovery rate of 50% and an apodization per Kaiser window with side lobe attenuation with a value of 180 dB.
  • a step of determining a signal detection threshold l, for each instant t, in the frequency band is carried out, by analysis of the energy levels, and a noise foot N, corresponding to a noise level N in the frequency band of the studied signal.
  • the noise N present in the source signal is an Gaussian additive noise, ie a totally random signal, which therefore corresponds to white noise, of normal distribution in the time domain, with zero mean. Consequently, the noise N has a constant power spectral density corresponding to the ratio of the power of the noise by the corresponding bandwidth. However, this power spectral density is updated over time, according to a frequency chosen by a person skilled in the art.
  • This step of determining the signal detection threshold l can be carried out according to several methods, such as a predetermination of the values before the implementation of the method, or by way of example a statistical method by segmentation of the time-frequency plane, using the reallocation vector technique, or statistical methods such as binary tests of hypotheses based on the theory of detection, in particular via Bayesian or Neyman-Pearson approaches.
  • the noise foot N of the signal and the detection threshold l are estimated according to the time-frequency plane segmentation method disclosed in the scientific publication Dadouchi, F., Gervaise, C., loana, C., Huillery, J., & Mars, JI (2013). Automated segmentation of linear time-frequency representations of marine mammal sounds. The Journal of Acoustical Society of America, 134 (3), pp. 2546-2555, the content of which must be considered to be part of this request.
  • This method allows a determination by thresholding of the best noise foot N pair of the signal / detection threshold l, the noise foot N corresponding to different noise levels of a set of spectrograms, and the threshold l making it possible to maximize the detections of rhythmic and non-rhythmic clicks by optimally reducing the number of false positives, by applying a Neyman-Pierson test for a plurality of binary spectrograms defined for a plurality of noise levels. We then proceed to a selection of the parameters allowing to obtain the best ratio alerts / false alerts due to noise.
  • the previous detection method comprises steps of defining a set of binary spectrograms corresponding to different noise values N, then for each binary spectrogram, detecting the number of alerts for a plurality of detection threshold values l, and selection of the best pairs of noise foot N / detection threshold values l, reducing the probability of false detections.
  • the second order statistic s2 of the signal is calculated, which will be referred to more simply as being the statistic of the signal s2.
  • the source signal is considered in the present embodiment as a random signal corresponding to a time sequence of random variables.
  • the sequence of functions of the joint probabilities of the pairs of random variables is what is called the second order statistic of the random signal.
  • This second order statistic of the random signal corresponds in this embodiment to the signal power spectral density, which is obtained by the Fourier transform of its autocorrelation function.
  • obtaining the two-order statistics s2 of the signal is implemented by calculating the Fourier transform of the autocorrelation function of the signal analyzed segment by segment.
  • This time-rhythm transform comprises in this embodiment the calculation of the autocorrelation of the source signal. Indeed, as indicated above, we seek to discriminate two types of clicks: non-rhythmic clicks and rhythmic clicks.
  • Non-rhythmic clicks are for example impulse signals generated by the benthos, repeated at a frequency generally between 50 and 200 pulses per second, with no remarkable rhythm.
  • Rhythmic clicks impulse signals for example generated by odontocetes, have a repetition frequency of a click or a sequence of clicks that can range from 5 to 800 clicks per second, repeated at regular intervals.
  • a rhythm is defined by the regularity of the repetition of the click or the sequence of clicks over time. For example, ten successive repetitions of the same click or the same sequence of clicks at regular intervals form a rhythmic sequence.
  • a rhythm for example for an odontocetus rhythm, is detected when a rhythm is detected ranging from 5 clicks per second to 50 clicks per second.
  • non-rhythmic clicks are generally issued irregularly, with a countdown of around 50 clicks per second.
  • the second process makes it possible to detect and distinguish the vocalizations of fish and the passage of boats.
  • This second process 2 comprises a first step 20 of transformation of the source signal in the time-frequency domain.
  • This first step 20 is carried out according to a calculation of a discrete local Fourier transform, as described for the first process 1, making it possible to obtain a spectrogram.
  • the discrete local Fourier transform as for the first process 1, is parameterized with 2048 points, a recovery rate of 50% and an apodization by Kaiser window with attenuation of the side lobes of a value of 180 dB
  • the transformation of step 20 will be configured as a function of a frequency band dependent on the categories of fish that one seeks to detect, for example a bandwidth of [200 Hz, 400Flz] to detect a first category of fish, such as ophidions and corbs, a bandwidth of [600 Hz, 1200 Hz] to detect a second category of fish such as herbarium fish, and with a gross spectrogram over 15 seconds.
  • the bandwidth (s) are defined to group together sets of categories of fish to be detected in the underwater environment studied.
  • the spectrogram obtained thus makes it possible to obtain in a time-frequency plane the frequency distribution of the signal energy.
  • a second step 21 is then implemented of calculating a plurality of time series of percentage of occupancy for a plurality of frequency bands of interest.
  • the second step 21 is implemented for respectively two frequency bands for detecting fish: a first frequency band [200 Hz - 400 Hz], in particular suitable for the detection of ophidions and corbs, a second frequency band [600 Hz - 1200 Hz] especially adapted for the detection of fish from seagrass beds, and a third frequency band [100hz - 4000 Hz] for the detection of boat passages.
  • a first frequency band [200 Hz - 400 Hz]
  • a second frequency band [600 Hz - 1200 Hz] especially adapted for the detection of fish from seagrass beds
  • a third frequency band [100hz - 4000 Hz] for the detection of boat passages.
  • This second step 21 therefore corresponds to the calculation of the spectral energy density of the signal in each specific frequency band, as a function of time, and to the calculation of the percentage of the spectral energy densities in each band of interest with respect to the total signal energy for each instant.
  • the invention is not limited to these particular frequency bands and the method can be implemented for any frequency band of interest relating to the emission of vocalizations of other species of fish or other bands of frequencies which may relate to the passage of ships.
  • a percentage of signal coverage is obtained for each acquisition instant for each frequency band of fish detection, also called the frequency band of interest.
  • the second step of the process is implemented over a period of 15 minutes, by averaging the spectrogram over 2000 segments.
  • the spectrogram is reduced to 2000 analyzed segments, each segment corresponding to the frequency average of the energies of the spectrogram over periods of substantially 0.45 sec per segment.
  • the passage of boats is a phenomenon more spread out in time, and the detection analysis is then carried out over a longer duration and requires less temporal precision.
  • the calculation of the coverage rate with regard to the interest bands for detecting fish is carried out by gross analysis of the spectrogram at 15-second intervals.
  • the signals 23 of interest are detected by exceeding the threshold of the percentage of signal coverage in each fish detection frequency band.
  • the percentage coverage of the signal in a frequency band of interest exceeds a threshold value at a given time, a signal of interest is then detected.
  • the threshold values 25 can vary depending on the organisms or objects detected.
  • the threshold is 100% for the ophidions and the corbs.
  • the threshold 25 is 80% for fish from seagrass beds.
  • the threshold is 50% for the passage of boats.
  • the second process 2 makes it possible to count the number of vocalizations of fish, in this embodiment by distinguishing on the one hand the corbs and ophidions, on the other hand the fish from the herbaria.
  • This second process 2 also makes it possible to detect and estimate the level of sound energy associated with the passage of boats.
  • analysis data also called descriptors
  • descriptors are obtained from a source acoustic signal, corresponding to an underwater sound recording, for example a 15 minute recording:
  • a step of calculating the evolution of the underwater environment which is the subject of the recording of the source acoustic signal is carried out, according to the different analysis data obtained by the two processes 1 , 2, in relation to previously acquired analysis data, so as to evaluate the evolution of the underwater environment heard.
  • method 6, 6 ’ is carried out a plurality of times.
  • the analysis data are stored in a storage memory.
  • the calculation step also carries out a comparative analysis of the evolution of the analysis data compared to previous data so as to determine an evolution of the underwater environment.
  • a reduction or spacing in time of the emissions of non-rhythmic clicks make it possible to determine a modification of the sedimentary medium or close to the bottom, such as pollution of the medium, a modification of the currents of background, a change in acidity, or a change in temperature of the medium.
  • a weakening of the emission of clicks of odontocetes can also be significant of a modification of the turbidity of water, underwater currents, pollution or even a noise disturbance of the environment for example by vibrations.
  • the detection of the passage of boats makes it possible to correlate the other data with a possible modification of the occupation of the maritime space.
  • the measurement data can, according to alternative embodiments of the invention, be compared to fixed, predetermined data or to digital models providing standard data for a given underwater area.
  • these data allow the station 100 to obtain information on the evolution of the turbidity of the water, in a relatively simple manner and without it being necessary to use complex and cumbersome methods such as only by acoustic Doppler profiler or by nephelometry methods.
  • complex and cumbersome methods such as only by acoustic Doppler profiler or by nephelometry methods.
  • the station 100 can also be adapted to calculate, with reference to FIG. 10, the exposure sound level, also called SEL 27 (for Sound Exposure Level), corresponding to the logarithm of the sound energy received over a duration of exposure here equal to 1 second, the unit of which is dB / second.
  • the exposure sound level also called SEL 27 (for Sound Exposure Level)
  • the station 100 can also calculate the sound pressure level, also called SPL (for Sound Pressure Level) expressed in dB.
  • SPL Sound Pressure Level
  • the SEL and SPL data descriptors are part of the data descriptors that the station 100 can transmit to the remote terminal 300 as described below.
  • the station 100 further includes a set of sensors 101.
  • the set of sensors 101 comprises a current measurement probe 15, more generally called a current meter 150.
  • a Doppler effect current meter 150 is implemented in the main embodiment, which is a relatively reliable current meter implementation in the maritime environment.
  • a propeller current meter more generally known by the name of hydrometric reel.
  • the monitoring and analysis station is also equipped with a gyroscope 180 making it possible to detect the orientation of the currents relatively simply, by detecting the orientation of the station 100.
  • the set of sensors 101 also includes a probe for measuring the water level 160, for example a sonar 160.
  • the sensor assembly 101 also comprises at least one of a salinity measurement probe 170, an oxygen dissolved in water probe 190, for example a galvanic micro-sensor probe, a temperature probe of the water.
  • a dissolved oxygen sensor 190 makes it possible in particular to detect water pollution when the dissolved oxygen value decreases. This information can be correlated with acoustic analysis data, in particular the evolution of the presence of fish and odontocetes, to attest to significant water pollution.
  • the station 100 also includes a meteorological measurement device 200 comprising a barometer, a thermometer for measuring the outside temperature and an anemometer.
  • a meteorological measurement device 200 comprising a barometer, a thermometer for measuring the outside temperature and an anemometer.
  • a geolocation unit 210 is also installed in the maritime monitoring and analysis station 100.
  • This geolocation unit 210 is in the main embodiment of the invention a GPS 210.
  • the invention is not limited to this only mode of geolocation.
  • a radiocommunication device 220 also called radiofrequency device 220
  • the invention is not limited to communication with a remote terminal 300.
  • an alternative embodiment of the invention implements all of the calculations in station 100. In other words all of the calculations and operations performed by the remote terminal 300 in the main embodiment are carried out directly in the station 100 in this alternative implementation of the invention.
  • the radiocommunication device 220 is a device suitable for communicating via cellular networks, for example on a GSM or GPRS network.
  • cellular networks for example on a GSM or GPRS network.
  • other means of communication such as satellite communication devices.
  • the radiocommunication device 220 allows two-way communication, called full-duplex, with the remote terminal 300.
  • the station 100 is capable of transmitting data and of receiving information from the remote terminal 300, for example control instructions aimed at to order where to plan measurements and analyzes to be carried out.
  • the station 100 includes a main calculation unit 230 intended to collect all of the measurement data supplied by the set of sensors 101, the measurements of the meteorological measurement device 200 as well as the acoustic detection data calculated by the measurement device. acoustic analysis 130.
  • This main calculation unit 230 comprises in this embodiment a microprocessor, comprising a cache memory, a random access memory, a storage memory and means for receiving data coming from the set of sensors 101, from the measurement device meteorological 200 as well as the acoustic analysis device 130.
  • the main calculation member 230 forms a single member with the calculation means 131 of the acoustic analysis device 130, in particular it is a single processor 131, 230 .
  • the main calculation unit 230 is also connected to a real-time clock, more frequently called under its English abbreviation Real-Time Clock, which supplies the main calculation unit with the current date and time.
  • the calculation unit 230 controls the start and duration of the data acquisition to the set of sensors 101, to the meteorological measurement device 200 as well as to the acoustic analysis device 130, via the acquisition device. acoustic 140.
  • This start and duration of acquisition data can either be obtained in the form of a remote command sent from the remote terminal during a period of availability of the radio communication means 220 or according to a predetermined schedule, stored in memory, for example according to an interval of predetermined regular time calculated according to data from the real time clock.
  • the calculating member 230 is on the one hand remotely controllable, in particular during the period of listening to the predetermined radio communication means 220 or during the sending of frames data from the station 100 to the remote terminal 300, and the computation unit 230 is preprogrammed and can be reprogrammed remotely by the remote terminal 300, so as to proceed automatically, at a predetermined instant, at a predefined regular interval , or during a predefined period of time for the acquisition of measurement and analysis data.
  • the main calculation unit 230 generates from the information received, a data frame, time-stamped according to the date and time provided by the real-time clock, and comprising a predetermined data set.
  • This frame is then transmitted to the remote terminal 300 via the radio communication means 220.
  • the frame includes all of the data analyzed. Also, the data transmitted are not raw data, the data extraction having been carried out by the main calculation unit 230 and the acoustic analysis device 130.
  • the main calculation unit 230 is suitable for controlling the automatic switching on and off of the radiocommunication means 220 outside of the data sending periods in order to save the energy consumption of the station 100.
  • the main calculation unit 230 can be configured to send particular analysis data when an analyzed data leaves an associated range of normal values. In other words, when an abnormal event or data is detected, the main calculation unit 230 is then configured to transmit the data to the remote terminal 300.
  • the station 100 is augmented with additional sensors.
  • station 100 includes a fluorometric sensor, for measuring chlorophyll a by fluorescence.
  • a fluorometric sensor for measuring chlorophyll a by fluorescence.
  • chlorophyll a makes it possible to detect an algal bloom, more generally known under the name of algal bloom, or in English algal bloom.
  • algal bloom is in a known way correlated with the planktonic mass present in the underwater environment studied. This therefore makes it possible to obtain additional relevant information on the underwater environment analyzed.
  • bacteriological analysis means are also installed, so as to refine any pollution detections some water.
  • certain sensors can be secured to cables connected to the floating base, so as to allow deep immersion of these sensors.
  • the hydrophone 140 can be submerged, secured to the probe body or offset via a cable, to a depth making it possible, for example, to pick up sounds close to the bottom.
  • the study of currents is of interest both at the surface and at the bottom, so the station 100 can include a plurality of current meters, in particular immersed at different depths, via cables, so as to measure different values of currents.
  • All the sensors in the sensor set 101 can be multiplied and removed from the floating base to be immersed at different depths.
  • the station 100 can also include a plurality of hydrophones, and the acoustic analysis means are then adapted to implement the acoustic analysis steps for each acquired acoustic signal, so as to analyze the evolution of the environment. submarine at different depths. The data acquired in the same time interval at different depths are then cross-checked to refine the analysis data.
  • automatic maintenance and seawater protection devices can be installed on the station 100.
  • copper grids can be installed for their algicidal action and / or brushes , for example flexible blades or a set of flexible fibers, coming to remove sensors 101, by an automated mechanical action of the brush, the foreign bodies being able to be deposited there, such as algae, shrimps, mussels etc., known phenomenon under the English term of Fouling.
  • Such a monitoring and analysis station can be adapted according to the use made of it.
  • the on-board sensors can be added or removed as necessary and in such a way as to optimize energy consumption.

Abstract

The invention relates to a marine monitoring and analysis station (100) comprising a floating base and an electric storage battery (110); characterised in that the marine monitoring and analysis station (100) comprises: - an acoustic acquisition member (140) for an underwater environment; and - an acoustic analysis device (130) for analysing the acoustic signal coming from the acoustic acquisition member (140), including computation means (131) for detecting by frequency analysis of said acoustic signal at least one pulse signal emitted by a living organism and/or a transient signal emitted by a living organism or coming from a boat.

Description

Description Description
Titre de l’invention : Station autonome de surveillance et d’analyse d’un environnement maritime La présente invention se rapporte à une station autonome de surveillance et d’analyse d’un environnement maritime. Title of the invention: Autonomous station for monitoring and analyzing a maritime environment The present invention relates to an autonomous station for monitoring and analyzing a maritime environment.
En particulier, dans les zones maritimes soumises à une activité humaine importante, telle que les zones littorales, d’aménagement côtier, les zones d’installations éoliennes ou encore les zones de rejet d’eau usées, une surveillance du milieu maritime est nécessaire pour analyser l’impact de ces activités sur l’environnement marin. In particular, in maritime areas subject to significant human activity, such as coastal areas, coastal development, wind power installation areas or even wastewater discharge areas, monitoring of the maritime environment is necessary to analyze the impact of these activities on the marine environment.
A cet effet, la surveillance de la qualité de l’eau est généralement réalisée par observation directe et par l’analyse d’échantillons d’eau prélevés. Or, ces solutions d’analyse, qui sont généralement réalisées en laboratoire après prélèvement de l’eau, présentent des coûts relativement importants et imposent un temps minimal d’analyse qui ne permet pas de détecter suffisamment rapidement des événements néfastes tels qu’une pollution de l’eau, une modification de la turbidité de l’eau ou encore une augmentation de fréquences sonores perturbatrices du milieu sous-marin. To this end, water quality monitoring is generally carried out by direct observation and by the analysis of water samples taken. However, these analysis solutions, which are generally carried out in the laboratory after sampling the water, have relatively high costs and impose a minimum analysis time which does not allow sufficiently rapid detection of harmful events such as pollution. of water, a change in the turbidity of the water or an increase in disturbing sound frequencies of the underwater environment.
Des bouées autonomes, telles que les bouées Argos, permettent d’effectuer des mesures autonomes et sont destinées à transmettre des données environnementales relatives au milieu marin dans lequel elles sont installées. Toutefois ce type de balise est généralement coûteux, volumineux, et n’est pas adapté à la surveillance de la qualité de l’eau dans un milieu littoral ou proche-côtier. Autonomous buoys, such as Argos buoys, allow autonomous measurements and are intended to transmit environmental data relating to the marine environment in which they are installed. However, this type of beacon is generally expensive, bulky, and is not suitable for monitoring water quality in a coastal or near-coastal environment.
Aussi, il existe le besoin d’une station de surveillance et d’analyse maritime autonome, adaptée pour mesurer l’environnement marin dans une zone à forte activité humaine, tel qu’un milieu proche-côtier, littoral, une zone éolienne ou encore une zone de rejet d’eau usées. Also, there is the need for an autonomous maritime monitoring and analysis station, suitable for measuring the marine environment in an area with high human activity, such as a near-coastal, coastal, wind area or even a waste water discharge area.
A cet effet on propose une station de surveillance et d’analyse maritime comprenant une base flottante et une batterie d’accumulateurs électriques ; caractérisé en ce que la station de surveillance et d’analyse maritime comprend : un organe d’acquisition acoustique d’un milieu sous-marin ; To this end, a maritime monitoring and analysis station is proposed comprising a floating base and an electric storage battery; characterized in that the maritime monitoring and analysis station comprises: an acoustic acquisition unit for an underwater environment;
un dispositif d’analyse acoustique pour analyser le signal acoustique provenant de l’organe d’acquisition acoustique comportant des moyens de calcul pour détecter par analyse fréquentielle dudit signal acoustique au moins un signal impulsionnel émis par un organisme vivant et/ou un signal transitoire émis par un organisme vivant ou provenant d’un bateau. an acoustic analysis device for analyzing the acoustic signal coming from the acoustic acquisition device comprising calculation means for detecting by frequency analysis of said acoustic signal at least one impulse signal emitted by a living organism and / or a transient signal emitted by a living organism or from a boat.
Ainsi on peut obtenir une station de surveillance et d’analyse apte à détecter différents signaux émis par des organismes vivants et par des bateaux, notamment des passages de bateaux, par analyse acoustique du milieu sous- marin ; ceci permettant notamment de détecter d’éventuels problèmes quant à la qualité du milieu sous-marin et des pressions sonores pouvant influer sur sa faune. Thus one can obtain a monitoring and analysis station capable of detecting various signals emitted by living organisms and by boats, in particular passages from boats, by acoustic analysis of the underwater environment; this in particular makes it possible to detect possible problems with the quality of the underwater environment and the sound pressures which can influence its fauna.
Une telle station permet de surveiller le milieu sous-marin, et plus particulièrement le milieu sous-marin proche-côtier ou de faible profondeur, de manière relativement simple, en mettant en oeuvre la détection de signaux pertinents représentatifs de la faune sous-marine par la seule étude acoustique du milieu étudié. Such a station makes it possible to monitor the underwater environment, and more particularly the near-coastal or shallow underwater environment, in a relatively simple manner, by implementing the detection of relevant signals representative of the underwater fauna by the only acoustic study of the environment studied.
Avantageusement et de manière non limitative, les moyens de calcul du dispositif d’analyse acoustique sont adaptés pour déterminer, lorsqu’une pluralité de signaux impulsionnels est détectée, si au moins une partie de ladite pluralité de signaux impulsionnels forme une séquence rythmée ou non- rythmée. Ainsi, on peut discriminer les différents types de signaux impulsionnels d’un milieu sous-marin, par exemple discriminer les signaux impulsionnels émis par le benthos, non rythmés, de ceux émis par les odontocètes, rythmés. Advantageously and in a nonlimiting manner, the means for calculating the acoustic analysis device are adapted to determine, when a plurality of impulse signals is detected, whether at least part of said plurality of impulse signals forms a rhythmic sequence or not rhythmic. Thus, one can discriminate the different types of impulse signals from an underwater environment, for example discriminate the impulse signals emitted by the benthos, not rhythmic, from those emitted by the rhythmic odontocetes.
Avantageusement et de manière non limitative, lesdits moyens de calcul sont adaptés pour réaliser la détection par analyse fréquentielle dans une pluralité de bandes de fréquences prédéterminées comprenant au moins l’une des bandes fréquences parmi une première bande fréquence [200 Hz - 400Hz] adaptée pour la détection de signaux transitoires correspondant à une première catégorie de poissons, par exemple des ophidions et corbs, une deuxième bande fréquence [600 Hz - 1200 Hz] adaptée pour la détection de signaux transitoires correspondant à une deuxième catégorie de poissons, par exemple des poissons des herbiers, et une troisième bande fréquence [100hz - 4000 Hz] pour la détection de signaux transitoires correspondant aux passages de bateaux. Ces bandes de fréquences permettent de cibler de manière relativement précise les fréquences adaptées pour détecter des signaux permettant d’évaluer l’évolution du milieu sous-marin, en particulier dans un milieu de faible profondeur ou proche-côtier. Advantageously and in a nonlimiting manner, said calculation means are adapted to carry out detection by frequency analysis in a plurality of predetermined frequency bands comprising at least one of the frequency bands from a first frequency band [200 Hz - 400 Hz] suitable for the detection of transient signals corresponding to a first category of fish, for example ophidions and corbs, a second frequency band [600 Hz - 1200 Hz] suitable for the detection of transient signals corresponding to a second category of fish, for example fish herbaria, and a third frequency band [100hz - 4000 Hz] for the detection of transient signals corresponding to the passage of boats. These frequency bands make it possible to target in a relatively precise manner the frequencies suitable for detecting signals making it possible to assess the evolution of the underwater environment, in particular in a shallow or near-coastal environment.
Notamment la détection combinée de signaux transitoires dans ces trois bandes de fréquences et la détection de signaux impulsionnels rythmés et non rythmés permet d’obtenir une analyse relativement précise du milieu sous- marin écouté. En particulier un affaiblissement de l’émission de signaux impulsionnels non rythmés, correspondant notamment à des clicks émis par le benthos, permet de déterminer une modification du milieu sédimentaire ou proche du fond, tel qu’une pollution du milieu, une modification des courants de fond, une modification de l’acidité, ou encore un changement de température du milieu. Un affaiblissement de l’émission de signaux impulsionnels rythmés, pouvant correspondre à des clicks d’odontocètes, peut aussi être significatif d’une modification de la turbidité de l’eau, des courants sous-marins, d’une pollution ou encore d’une perturbation sonore du milieu par exemple par des vibrations. La diminution de la détection de signaux transitoires dans la première et/ou deuxième bande fréquence permet en outre de détecter une évolution de la qualité de l’eau dans les zones de fond. De plus la détection du passage des bateaux, par détection de signaux transitoires dans la troisième bande fréquence, permet de corréler les autres données avec une éventuelle modification de l’occupation de l’espace maritime. Ces données acquises permettent ainsi de détecter, notamment dans le domaine proche côtier, l’impact de l’environnement direct, tel que des travaux en cours, des installations éoliennes, des zones de rejet d’eau, sur le milieu sous-marin, de manière rapide et relativement simple. In particular, the combined detection of transient signals in these three frequency bands and the detection of rhythmic and non-rhythmic impulse signals makes it possible to obtain a relatively precise analysis of the underwater environment heard. In particular, a weakening of the emission of non-rhythmic impulse signals, corresponding in particular to clicks emitted by the benthos, makes it possible to determine a modification of the sedimentary medium or close to the bottom, such as pollution of the medium, a modification of the currents of background, a change in acidity, or a change in temperature of the medium. A weakening of the emission of rhythmic impulse signals, which can correspond to clicks of odontocetes, can also be significant of a modification of the turbidity of water, underwater currents, pollution or a sound disturbance of the environment for example by vibrations. The reduction in the detection of transient signals in the first and / or second frequency band also makes it possible to detect a change in the quality of the water in the bottom areas. In addition, the detection of the passage of boats, by detection of transient signals in the third frequency band, makes it possible to correlate the other data with a possible modification of the occupation of the maritime space. These acquired data thus make it possible to detect, in particular in the near coastal area, the impact of the direct environment, such as work in progress, wind installations, water discharge zones, on the underwater environment, quickly and relatively simply.
Avantageusement et de manière non limitative, la station de surveillance et d’analyse maritime comprend un organe de calcul principal adapté pour calculer des données d’analyse à partir dudit au moins un signal impulsionnel et/ou signal transitoire détecté par lesdits moyens de calcul dudit dispositif d’analyse acoustique. L’organe de calcul principal est, selon le mode de réalisation principal distinct des moyens de calcul du dispositif d’analyse acoustique. Toutefois selon des modes de réalisation alternatifs, l’organe de calcul principal peut comprendre les moyens de calcul du dispositif d’analyse acoustique. Advantageously and in a nonlimiting manner, the maritime monitoring and analysis station comprises a main calculation unit adapted to calculate analysis data from said at least one impulse signal and / or transient signal detected by said calculation means of said acoustic analysis device. The main calculation unit is, according to the main embodiment distinct from the calculation means of the acoustic analysis device. However, according to alternative embodiments, the main calculation unit may include the means for calculating the acoustic analysis device.
Ainsi, on peut obtenir localement des données d’analyse, calculées notamment en fonction des données acoustiques détectées par le dispositif d’analyse acoustique, et aussi par recoupement avec d’autres signaux provenant de modifications générales concernant la qualité de l’eau : pollution, changement de la turbidité, modification des courants, acidité Thus, analysis data can be obtained locally, calculated in particular as a function of the acoustic data detected by the acoustic analysis device, and also by cross-checking with other signals coming from general modifications concerning the quality of the water: pollution , change in turbidity, change in currents, acidity
Avantageusement de manière non limitative, l’organe de calcul principal comprend des moyens de stockage des données d’analyse calculées, et comprend des moyens d’évaluation de l’évolution temporelle desdites données d’analyse de sorte à déterminer l’évolution du milieu sous-marin analysé. Ainsi, on peut estimer l’évolution du milieu sous-marin par l’évolution dans le temps de l’émission des différents descripteurs de signaux détectés. Advantageously without limitation, the main calculation unit comprises means for storing the calculated analysis data, and comprises means for evaluating the temporal evolution of said analysis data so as to determine the evolution of the medium submarine analyzed. Thus, the evolution of the underwater environment can be estimated by the evolution over time of the emission of the various descriptors of detected signals.
Avantageusement et de manière non limitative, la station de surveillance et d’analyse maritime comprend en outre un ensemble de moyens d’acquisition adaptés pour acquérir des données de mesures dudit milieu sous-marin, ledit organe de calcul principal commandant l’acquisition de données de mesures audit ensemble de moyens d’acquisition. Ainsi les données d’analyse acoustique peuvent être recoupées et enrichies avec des données d’analyse provenant de moyens d’acquisitions, tels que des capteurs physiques et/ou des moyens d’acquisition de données numériques pour recevoir des données acquises depuis des serveurs et/ou des bases de données, distantes ou embarquées, de sorte que la surveillance et l’analyse est encore plus précise. Advantageously and in a nonlimiting manner, the maritime monitoring and analysis station further comprises a set of acquisition means adapted to acquire data for measurements of said underwater environment, said main computing unit controlling the acquisition of data. of measures to said set of acquisition means. Thus the acoustic analysis data can be cross-checked and enriched with analysis data coming from acquisition means, such as physical sensors and / or digital data acquisition means for receiving data acquired from servers and / or databases, remote or on-board, so that monitoring and analysis is even more precise.
Avantageusement et de manière non limitative, la station de surveillance et d’analyse maritime comprend en outre un dispositif d’acquisition de données météorologiques adapté pour transmettre des données météorologiques à l’organe de calcul principal. Ainsi les données d’analyse acoustique peuvent être recoupées et enrichies avec des données d’analyse météorologique, obtenues par des moyens d’acquisition de données météorologiques, par exemple par une station météorologie embarquée ou par un accès distant à un serveur de données météorologiques, de sorte que la surveillance et l’analyse est encore plus précise et permet une prise en compte d’un plus grand nombre de paramètres environnementaux. Advantageously and in a nonlimiting manner, the maritime monitoring and analysis station further comprises a device for acquiring meteorological data suitable for transmitting meteorological data to the main calculation unit. Thus the acoustic analysis data can be cross-checked and enriched with meteorological analysis data, obtained by means of acquiring meteorological data, for example by an on-board meteorological station or by remote access to a meteorological data server, so the monitoring and analysis is even more precise and allows more environmental parameters to be taken into account.
Avantageusement et de manière non limitative la station de surveillance et d’analyse maritime comprend des moyens de radiocommunication pour communiquer avec un terminal distant; ledit organe de calcul principal étant adapté pour transmettre au terminal distant les données d’analyse calculées par les moyens de radiocommunication, de sorte à permettre une surveillance de l’évolution du milieu sous-marin. Advantageously and in a nonlimiting manner, the maritime monitoring and analysis station comprises radiocommunication means for communicating with a remote terminal; said main calculation member being adapted to transmit to the remote terminal the analysis data calculated by the radiocommunication means, so as to allow monitoring of the evolution of the underwater environment.
Ainsi la gestion embarquée du calcul des analyses de données associée aux moyens de radiocommunication permet de réduire la consommation énergétique en limitant la quantité de données envoyées par les moyens de radiocommunication au terminal distant, tout en permettant une acquisition à distance des données d’analyse. Thus, the on-board management of the calculation of data analyzes associated with the radiocommunication means makes it possible to reduce energy consumption by limiting the amount of data sent by the radiocommunication means to the remote terminal, while allowing remote acquisition of the analysis data.
Selon une alternative de mise en oeuvre de l’invention, la station peut comprendre des moyens de communication filaires, par exemple pour communiquer avec un terminal distant côtier, installé sur un bateau, sur une station off-shore ou sur tout autre type de plateforme maritime. According to an alternative implementation of the invention, the station can include wired communication means, for example for communicating with a remote coastal terminal, installed on a boat, on an off-shore station or on any other type of platform maritime.
Avantageusement et de manière non limitative, ledit organe de calcul principal est adapté pour transmettre les données de mesures dans une trame de données commune avec les données d’analyses calculées par le dispositif d’analyse acoustique. Ainsi, on peut réduire la durée d’émission des données au terminal distant, ce qui permet une optimisation de l’utilisation de la batterie d’accumulateurs électriques embarquée. Advantageously and in a nonlimiting manner, said main calculation member is adapted to transmit the measurement data in a common data frame with the analysis data calculated by the acoustic analysis device. Thus, it is possible to reduce the duration of data transmission to the remote terminal, which allows an optimization of the use of the on-board electric storage battery.
Avantageusement et de manière non limitative, l’organe de calcul principal est adapté pour commander l’activation des moyens de radiocommunication uniquement pendant la durée d’émissions de données vers le terminal distant. Ainsi, on peut optimiser l’utilisation électrique de la batterie d’accumulateurs électriques en réduisant la consommation des moyens de radiocommunication par la réduction de leur temps d’allumage. Advantageously and in a nonlimiting manner, the main calculation unit is adapted to control the activation of the radiocommunication means only during the duration of data transmissions to the remote terminal. Thus, it is possible to optimize the electrical use of the electric storage battery by reducing the consumption of the radiocommunication means by reducing their ignition time.
Avantageusement et de manière non limitative, la station de surveillance et d’analyse maritime comprend des moyens de géolocalisation, l’organe de calcul principal étant adapté pour recevoir des données de géolocalisation desdits moyens de géolocalisation. Ainsi, on peut obtenir des données relativement précises de positionnement de la station, pour tenir compte d’une éventuelle dérive, ou pour détecter la zone à problème dans le cadre d’un ensemble de stations installées en mer. Advantageously and in a nonlimiting manner, the maritime monitoring and analysis station comprises geolocation means, the main calculation member being adapted to receive geolocation data from said geolocation means. So we can get data relatively precise positioning of the station, to take into account a possible drift, or to detect the problem area within the framework of a set of stations installed at sea.
Avantageusement et de manière non limitative, la station de surveillance et d’analyse maritime comprend un ou plusieurs panneaux photovoltaïques rechargeant la batterie d’accumulateurs électrique par captage de l’énergie solaire. Ainsi, on peut assurer une autonomie totale à la station, en assurant une recharge énergétique en période d’ensoleillement. Advantageously and in a nonlimiting manner, the maritime monitoring and analysis station comprises one or more photovoltaic panels recharging the electric storage battery by capturing solar energy. Thus, we can ensure total autonomy at the station, by ensuring an energy recharge during sunshine.
Selon une alternative de réalisation, la station peut être alimentée par une connexion à une source d’énergie externe, par exemple alimenté par directement depuis une source électrique terrestre, par un bateau, par une station off-shore ou tout autre type de plateforme maritime. Cette alimentation externe peut être associée à la batterie d’accumulateurs électriques et aux panneaux solaires ou s’y substituer en tout ou partie. According to an alternative embodiment, the station can be powered by a connection to an external energy source, for example powered by directly from a terrestrial electrical source, by a boat, by an off-shore station or any other type of maritime platform. . This external power supply can be associated with or replace all or part of the electric storage battery and solar panels.
L’invention concerne aussi un ensemble de surveillance et d’analyse d’un milieu maritime comprenant un terminal distant et au moins une station de surveillance et d’analyse maritime telle que décrite précédemment, apte à acquérir et analyser des données du milieu maritime et à les transmettre audit terminal distant par des moyens de radiocommunication. The invention also relates to a set for monitoring and analysis of a maritime environment comprising a remote terminal and at least one maritime monitoring and analysis station as described above, capable of acquiring and analyzing data from the maritime environment and to transmit them to said remote terminal by radiocommunication means.
D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : Other particularities and advantages of the invention will emerge on reading the description given below of a particular embodiment of the invention, given by way of indication but not limitation, with reference to the appended drawings in which:
[Fig. 1 ] est un organigramme d’une station de surveillance et d’analyse maritime selon un mode de réalisation de l’invention; [Fig. 1] is a flow diagram of a maritime monitoring and analysis station according to an embodiment of the invention;
[Fig. 2] est une vue schématique détaillée d’un dispositif d’analyse acoustique selon le mode de réalisation de la figure 1 ; [Fig. 2] is a detailed schematic view of an acoustic analysis device according to the embodiment of Figure 1;
[Fig. 3] est une vue schématique d’un ensemble de surveillance selon un mode de réalisation de l’invention ; [Fig. 3] is a schematic view of a monitoring assembly according to an embodiment of the invention;
[Fig. 4] est un organigramme représentant sous forme de procédé un ensemble d’instructions logiques mises en oeuvre par dispositif d’analyse acoustique de la station selon le mode de réalisation de la figure 1 ; [Fig. 5] est un organigramme représentant une alternative de mise en oeuvre du procédé selon la figure 4; [Fig. 4] is a flow diagram representing in the form of a method a set of logical instructions implemented by an acoustic analysis device of the station according to the embodiment of FIG. 1; [Fig. 5] is a flowchart representing an alternative implementation of the method according to FIG. 4;
[Fig. 6] est un organigramme des étapes du premier processus du procédé selon les modes de réalisation des figures 4 et 5; [Fig. 6] is a flow diagram of the steps of the first process of the method according to the embodiments of FIGS. 4 and 5;
[Fig. 7] est une vue schématique des étapes de transformation du signal et de calcul d’une pluralité de séries temporelles de pourcentage d’occupation pour une pluralité de bandes de fréquences d’intérêt du deuxième processus selon les modes de réalisation des figures 4 et 5; [Fig. 7] is a schematic view of the steps of transforming the signal and of calculating a plurality of time series of percentage of occupation for a plurality of frequency bands of interest of the second process according to the embodiments of FIGS. 4 and 5 ;
[Fig. 8] est une représentation schématique de la détection de signaux d’intérêt par dépassement de seuil du deuxième processus selon les modes de réalisation des figures 4 et 5 ; [Fig. 8] is a schematic representation of the detection of signals of interest by exceeding the threshold of the second process according to the embodiments of FIGS. 4 and 5;
[Fig. 9] est une représentation schématique de l’étape de caractérisation des événements détectés par le deuxième processus selon les modes de réalisation des figures 4 et 5 ; et [Fig. 9] is a schematic representation of the characterization step of the events detected by the second process according to the embodiments of Figures 4 and 5; and
[Fig. 10] est une représentation d’un spectrogramme et des représentions graphiques des étapes du deuxième processus selon les modes de réalisation des figures 4 et 5. [Fig. 10] is a representation of a spectrogram and of graphical representations of the stages of the second process according to the embodiments of FIGS. 4 and 5.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, en référence aux figures 1 à 3, une station de surveillance et d’analyse 100 d’un milieu maritime, à laquelle on se référera plus simplement par le terme station 100, comprend des moyens d’acquisition et de traitement acoustique de l’environnement sous- marin, et des moyens de mesure et d’analyse de l’environnement sous-marin et météorologique. According to a first embodiment of the invention, with reference to FIGS. 1 to 3, a monitoring and analysis station 100 of a maritime environment, to which reference will be made more simply by the term station 100, comprises means acquisition and acoustic treatment of the underwater environment, and means of measurement and analysis of the underwater and meteorological environment.
La station de surveillance et d’analyse 100 est dans ce mode de réalisation destinée à être installée dans une zone littorale ou proche-côtière, en particulier dans une zone de faible profondeur. The monitoring and analysis station 100 is in this embodiment intended to be installed in a coastal or near-coastal area, in particular in a shallow area.
La station 100 comprend une base flottante, non représentée, étanche à l’eau, dans laquelle est installé un ensemble de capteurs 101 , un dispositif de mesures météorologiques 200 ainsi qu’un dispositif d’analyse acoustique 130. The station 100 comprises a floating base, not shown, waterproof, in which is installed a set of sensors 101, a meteorological measurement device 200 as well as an acoustic analysis device 130.
La station 100 est alimentée électriquement par une batterie d’accumulateur électriques 1 10. Dans le mode de réalisation principal de l’invention, un ensemble de panneaux photovoltaïques 120 est installé sur une paroi supérieure externe de la base flottante. The station 100 is electrically powered by an electric storage battery 110. In the main embodiment of the invention, a set of photovoltaic panels 120 is installed on an upper external wall of the floating base.
Les panneaux photovoltaïques 120 permettent de capter l’énergie solaire et rechargent la batterie d’accumulateurs électriques lorsque l'ensoleillement est suffisant. The photovoltaic panels 120 make it possible to collect solar energy and recharge the electric storage battery when the sun is sufficient.
Ainsi, la batterie d’accumulateurs électriques 1 10 fonctionne suivant le principe de batterie tampon, fournissant d’une part l’énergie aux organes électroniques de la station 100 et stockant d’autre part l’énergie reçue des panneaux photovoltaïques. Thus, the electric storage battery 1 10 operates on the buffer battery principle, supplying energy on the one hand to the electronic components of the station 100 and on the other hand storing the energy received from the photovoltaic panels.
La station 100 est électriquement dimensionnée de sorte à pouvoir être autonome électriquement par recharge diurne de la batterie d’accumulateurs électriques 1 10. The station 100 is electrically dimensioned so as to be able to be electrically autonomous by daytime charging of the electric storage battery 110.
La station 100 est électroniquement architecturée autour d’un organe de calcul principal 230 adapté pour collecter l’ensemble des données de mesures fournies par l’ensemble de capteurs 101 , des données fournies par le dispositif de mesures météorologique 200 ainsi que des données fournies par le dispositif d’analyse acoustique 130. The station 100 is electronically structured around a main calculation unit 230 adapted to collect all of the measurement data supplied by the set of sensors 101, data supplied by the meteorological measurement device 200 as well as data supplied by the acoustic analysis device 130.
Cet organe de calcul principal 230 comprend dans ce mode de réalisation un micro-processeur, une mémoire vive et/ou une mémoire de stockage, et des moyens de réception des données, tel qu’un bus de communication, pour recevoir les données provenant de l’ensemble de capteurs 101 , du dispositif de mesures météorologique 200 ainsi que du dispositif d’analyse acoustique 130. This main calculation unit 230 comprises in this embodiment a microprocessor, a random access memory and / or a storage memory, and means for receiving the data, such as a communication bus, for receiving the data coming from the set of sensors 101, the meteorological measurement device 200 as well as the acoustic analysis device 130.
Le dispositif d’analyse acoustique 130 de l’environnement sous-marin reçoit un signal provenant d’un organe d’acquisition acoustique 140, ici un hydrophone 140 immergé, installé en saillie externe de la base flottante et comprenant une membrane en céramique. The acoustic analysis device 130 of the underwater environment receives a signal from an acoustic acquisition device 140, here a submerged hydrophone 140, installed in external projection of the floating base and comprising a ceramic membrane.
Le dispositif d’analyse acoustique 130 reçoit de l’organe d’acquisition acoustique 140 un signal numérique. The acoustic analysis device 130 receives a digital signal from the acoustic acquisition device 140.
Toutefois si l’hydrophone, ou plus généralement l’organe d’acquisition sonore 140 ne fournit qu’un signal analogique, on prévoit, dans un mode de réalisation alternatif de l’invention, un organe de conversion analogique- numérique, non représenté, permettant d’échantillonner le son enregistré par l’hydrophone afin de l’analyser. However, if the hydrophone, or more generally the sound acquisition unit 140 provides only an analog signal, provision is made, in an alternative embodiment of the invention, for an analog conversion unit. digital, not shown, allowing to sample the sound recorded by the hydrophone in order to analyze it.
Le dispositif d’analyse acoustique 130 comprend une mémoire de stockage 132, par exemple un disque dur ou un mémoire flash pour stocker le signal acoustique provenant de l’hydrophone, une mémoire vive 133, et un organe de calcul 131 pour mettre en oeuvre un procédé d’analyse acoustique de signal acoustique source, provenant de l’organe d’acquisition acoustique 140. The acoustic analysis device 130 comprises a storage memory 132, for example a hard disk or a flash memory for storing the acoustic signal coming from the hydrophone, a random access memory 133, and a calculation member 131 for implementing a process for the acoustic analysis of a source acoustic signal from the acoustic acquisition device 140.
L’organe de calcul 131 est dans un mode de réalisation préféré de l’invention un processeur comprenant au moins deux coeurs. The computing member 131 is in a preferred embodiment of the invention a processor comprising at least two cores.
Toutefois l’invention n’est pas limitée à ce type de processeur et peut selon des modes de réalisation alternatifs comprendre un seul cœur ou être composé de plusieurs processeurs fonctionnant en parallèle. However, the invention is not limited to this type of processor and can, according to alternative embodiments, comprise a single core or be made up of several processors operating in parallel.
Le dispositif d’analyse acoustique 130 met en œuvre des étapes de procédé d’analyse acoustique stockées sous forme d’instructions logiques dans la mémoire de stockage 132 et/ou chargées dans la mémoire vive 133. On se référa dans la suite de la description à cette succession d’instructions logiques comme étant des étapes de procédé. The acoustic analysis device 130 implements acoustic analysis method steps stored in the form of logic instructions in the storage memory 132 and / or loaded in the random access memory 133. Reference is made in the following description to this succession of logical instructions as being process steps.
Ces étapes de procédé forment deux processus indépendant 1 , 2, lesquels sont mis en œuvre dans ce mode de réalisation par deux cœurs distincts du processeur 131. These process steps form two independent processes 1, 2, which are implemented in this embodiment by two distinct cores of the processor 131.
Les deux processus 1 , 2 forment un procédé 6, 6’ mis en œuvre par le dispositif d’analyse acoustique 130 et en particulier par l’organe de calcul 131. The two processes 1, 2 form a process 6, 6 ’implemented by the acoustic analysis device 130 and in particular by the calculating member 131.
Ce procédé 6, 6’ comprend des étapes de détection et de catégorisation de signaux émis par des animaux marins, des organismes vivants aquatiques et des bateaux. Ce procédé comprend en particulier deux processus de détection 1 , 2 distincts : This method 6, 6 ’comprises stages of detection and categorization of signals emitted by marine animals, living aquatic organisms and boats. This method comprises in particular two distinct detection processes 1, 2:
- un premier processus de détection 1 de signaux impulsionnels, par exemple des clicks émis par le benthos, et de clicks émis par les odontocètes, mais aussi tout autre signal impulsionnel pouvant être émis par un organisme vivant sous-marin ; et - un deuxième processus de détection 2 de signaux transitoires, tels que des vocalises de poissons, des signaux émis par le passage de bateaux, ou tout autre signal transitoire sous-marin. a first detection process 1 of impulse signals, for example clicks emitted by the benthos, and clicks emitted by the odontocetes, but also any other impulse signal that can be emitted by a living underwater organism; and a second detection process 2 of transient signals, such as fish vocalizations, signals emitted by the passage of boats, or any other transient underwater signal.
Dans la présente description on entend par signal impulsionnel, ou click, tout signal de courte durée couvrant une relativement large bande de fréquence, en particulier tout signal de durée inférieure à 1 ms couvrant une bande fréquence allant de 2000 Hz à 40 000 Hz. In the present description, the term pulse signal or click means any short duration signal covering a relatively large frequency band, in particular any signal of duration less than 1 ms covering a frequency band ranging from 2000 Hz to 40,000 Hz.
On entend par signal transitoire, ou vocalise, tout signal variable présentant une durée définie dans une bande fréquence relativement ciblée, par exemple un signal présentant un maximum d’énergie inférieur à 2kHz et constitué d’une succession de variations, aussi appelées puises, dont la durée est généralement comprise entre 10ms et 100ms par puise, le signal pouvant être d’une durée allant jusqu’à plusieurs secondes. The term transient signal, or vocalized signal, means any variable signal having a defined duration in a relatively targeted frequency band, for example a signal having a maximum energy less than 2 kHz and consisting of a succession of variations, also called pulses, of which the duration is generally between 10 ms and 100 ms per pulse, the signal can be of a duration of up to several seconds.
Les deux processus reçoivent en entrée 60 une même source sonore, aussi appelée signal acoustique source, tel qu’un fichier enregistré, compressé ou non, comprenant l’intégralité de la séquence sonore à analyser. Selon ce mode de réalisation, les sources sonores analysées sont des enregistrements de sensiblement quinze minutes consécutives, mais leur durée n’est pas limitative et peut être comprises par exemple entre cinq minutes et une heure. The two processes receive as input 60 the same sound source, also called the acoustic source signal, such as a recorded file, compressed or not, comprising the entire sound sequence to be analyzed. According to this embodiment, the sound sources analyzed are recordings of substantially fifteen consecutive minutes, but their duration is not limiting and can be for example between five minutes and one hour.
Plus un enregistrement est long, plus les données analysées peuvent être fiable, mais plus son traitement est long. Un enregistrement de quinze minutes permet d’obtenir un compromis relativement optimal entre le temps d’analyse et la pertinence des données analysées. The longer a record, the more reliable the analyzed data, but the longer it takes to process. A fifteen-minute recording provides a relatively optimal compromise between analysis time and the relevance of the data analyzed.
Selon une alternative de mise en oeuvre de l’invention la source sonore peut aussi être un signal acoustique source transmis en temps réel, toutefois l’analyse nécessitant la détection dans le temps d’événements fréquentiels, un stockage du signal reçu est alors nécessaire, par exemple sur une durée comprise entre quinze minutes et une heure. According to an alternative implementation of the invention, the sound source can also be a source acoustic signal transmitted in real time, however the analysis requiring the detection in time of frequency events, a storage of the received signal is then necessary, for example over a period of between fifteen minutes and one hour.
Le signal acoustique source est acquis par exemple par un hydrophone, ou tout autre moyen de capture sonore sous-marine. The source acoustic signal is acquired for example by a hydrophone, or any other means of underwater sound capture.
Ce signal acoustique source peut être acquis sous forme de signal numérique par échantillonnage temporel du son analogique capté. Un tel procédé de transformation d’une source sonore analogique en un signal numérique n’est pas détaillé dans la présente description, toutefois la fréquence d’échantillonnage doit nécessairement être supérieure au double de la plus haute fréquence potentiellement détectée, conformément au théorème de Shannon. This source acoustic signal can be acquired in the form of a digital signal by temporal sampling of the captured analog sound. Such a method of transforming an analog sound source into a signal Numerical is not detailed in the present description, however the sampling frequency must necessarily be greater than twice the highest frequency potentially detected, in accordance with Shannon's theorem.
Ces deux processus 1 , 2 sont mis en oeuvre en parallèle, tel que représenté sur la figure 1 , selon le mode de réalisation principal de l’invention, par exemple par un même processeur par répartition des tâches, par deux coeurs d’un même processeur, ou encore par deux processeurs distincts. These two processes 1, 2 are implemented in parallel, as represented in FIG. 1, according to the main embodiment of the invention, for example by a same processor by division of tasks, by two hearts of the same processor, or by two separate processors.
Ces deux processus 1 , 2 peuvent selon une alternative de réalisation, en référence à la figure 2, être mis en oeuvre consécutivement l’un à la suite de l’autre, sans ordre préétablie nécessairement, immédiatement ou séparés par une période de temps prédéterminée. These two processes 1, 2 can, according to an alternative embodiment, with reference to FIG. 2, be carried out consecutively one after the other, without necessarily pre-established order, immediately or separated by a predetermined period of time. .
Toutefois ces deux processus 1 , 2 forment un tout dont le résultat final correspond à la détection et la catégorisation de deux types de signaux : les signaux impulsionnels et les signaux transitoires, de sorte à permettre l’analyse de l’environnement sous-marin écouté. However, these two processes 1, 2 form a whole, the final result of which corresponds to the detection and categorization of two types of signals: impulse signals and transient signals, so as to allow the analysis of the underwater environment heard .
L’ensemble des signaux détectés et catégorisés permettent ainsi d’analyser l’évolution d’un milieu sous-marin, par exemple en détectant une évolution sonore globale du milieu sous-marin. All the signals detected and categorized thus make it possible to analyze the evolution of an underwater environment, for example by detecting an overall sound evolution of the underwater environment.
L’invention n’a toutefois pas pour objectif principal de discriminer précisément chaque espèce sous-marine émettant un signal sonore dans un milieu donné. En effet bien que l’homme du métier soit apte à associer entre 600 et 700 espèces de poissons à leur fréquence de vocalise, toutes les signatures de vocalise ne sont pas connues ou suffisantes pour assurer une détection précise de l’espèce dans un flux sonore, d’autant que plusieurs espèces peuvent coexister dans une même bande fréquence. The main objective of the invention is not, however, to discriminate precisely between each underwater species emitting a sound signal in a given environment. Although the person skilled in the art is able to associate between 600 and 700 species of fish with their vocalization frequency, all the vocalization signatures are not known or sufficient to ensure precise detection of the species in a sound stream. , especially since several species can coexist in the same frequency band.
L’invention vise principalement à déterminer et à discriminer plus généralement les types de signaux présents de sorte à pouvoir évaluer l’évolution générale de l’écosystème sous-marin écouté. Toutefois l’invention peut tout de même être mise en oeuvre d’une manière similaire, en ciblant des bandes fréquences étroites propres à certains organismes d’élection de sorte à étudier leur évolution indépendamment de l’écosystème général. Selon le mode de réalisation décrit en tant qu’exemple de mise en oeuvre de l’invention, à titre non limitatif, on détecte : The invention mainly aims to determine and more generally discriminate the types of signals present so as to be able to evaluate the general evolution of the underwater ecosystem heard. However, the invention can still be implemented in a similar way, by targeting narrow frequency bands specific to certain election bodies so as to study their evolution independently of the general ecosystem. According to the embodiment described as an example of implementation of the invention, without limitation, it is detected:
- des clicks émis par le benthos, sous forme de signal impulsionnel non rythmé ; - clicks emitted by the benthos, in the form of a non-rhythmic impulse signal;
- des clicks émis par les odontocètes, sous forme de signal impulsionnel rythmé; - clicks emitted by the odontocetes, in the form of a rhythmic impulse signal;
- des vocalises de poissons, sous forme de signal transitoire ; et - fish vocalizations, in the form of a transient signal; and
- le passage de bateaux, sous forme de signal transitoire. - the passage of boats, in the form of a transient signal.
Ceci permet ainsi d’obtenir une connaissance sonore relativement précise de l’environnement sous-marin écouté, en particulier dans un environnement proche-côtier, ou à faible profondeur, par exemple sur des profondeurs inférieures à 100m. This thus makes it possible to obtain a relatively precise sound knowledge of the underwater environment heard, in particular in a near-coastal environment, or at shallow depth, for example at depths less than 100m.
Autrement dit, ce procédé permet de transformer un signal acoustique brut en une pluralité de descripteurs du milieu sous-marin, comprenant : In other words, this method makes it possible to transform a raw acoustic signal into a plurality of descriptors of the underwater environment, comprising:
- des signaux impulsionnels rythmés et le pourcentage de couverture sonore de ces signaux sur une période d’analyse ; - rhythmic impulse signals and the percentage of sound coverage of these signals over a period of analysis;
- des signaux impulsionnels non rythmés et leur nombre moyen sur une période d’analyse ; - non-rhythmic impulse signals and their average number over an analysis period;
- des signaux transitoires associés à leur nombre par unité de temps et leur puissance sonore. - transient signals associated with their number per unit of time and their sound power.
Ainsi, on peut analyser de manière relativement précise l’environnement sous-marin et marin étudié par détection de la majorité des sources sonores identifiables, dans un procédé relativement simple et rapide. Thus, the underwater and marine environment studied can be analyzed relatively precisely by detecting the majority of identifiable sound sources, in a relatively simple and rapid process.
A cet effet, le premier processus 1 de détection, qui vise à détecter des signaux impulsionnels comprend une première étape de transformation 10 du signal acoustique source dans un domaine fréquentiel. To this end, the first detection process 1, which aims to detect impulse signals comprises a first step of transformation 10 of the source acoustic signal in a frequency domain.
Cette transformation du signal acoustique source est mise en oeuvre par l’application d’une transformée de Fourier locale discrète, plus connu sous son abréviation anglophone Discrete-Time STFT, pour Short-Term Fourier Transform. This transformation of the source acoustic signal is implemented by the application of a discrete local Fourier transform, better known by its English abbreviation Discrete-Time STFT, for Short-Term Fourier Transform.
L’opération est ici une opération de nature discrète car le signal traité est un signal numérique. La transformée de Fourier locale, aussi appelée selon les usages transformée de Fourier à fenêtre glissante, transformée de Fourier à court- terme ou plus communément transformée de Fourier glissante, permet l’obtention d’un spectrogramme représentant le signal dans un plan temps- fréquence. Un tel spectrogramme est défini comme étant le module carré de la transformée de Fourier à court-terme. The operation here is an operation of a discrete nature because the processed signal is a digital signal. The local Fourier transform, also called according to the uses Fourier transform with sliding window, short-term Fourier transform or more commonly transformed with sliding Fourier, allows obtaining a spectrogram representing the signal in a time-frequency plane . Such a spectrogram is defined as the square modulus of the short-term Fourier transform.
Le spectrogramme représente l’énergie du signal dans le temps, selon le segment analysé, et dans la fréquence, selon le coefficient de Fourier. The spectrogram represents the energy of the signal in time, according to the segment analyzed, and in frequency, according to the Fourier coefficient.
Aussi, l’étape de calcul du spectrogramme en fonction de la transformée de Fourier à court-terme est aussi appelée étape de calcul de l’énergie du signal. Also, the step of calculating the spectrogram as a function of the short-term Fourier transform is also called the step of calculating the signal energy.
Dans ce mode de réalisation de l’invention, on met en oeuvre une étape de calcul de l’énergie du signal, dans une bande fréquence adaptée à la détection de signaux impulsionnels provenant d’organismes vivants sous- marins, par exemple les clicks benthiques et/ou les clicks d’odontocètes, ici une bande fréquence allant de 2000 Hz à 40 000 Hz. Toutefois, on peut sélectionner une ou plusieurs bandes fréquences différentes, en fonction des espèces et catégories d’organismes à détecter; notamment on pourrait adapter cette étape à des bandes fréquences plus étroites, de sorte à cibler plus précisément certains organismes. In this embodiment of the invention, a step of calculating the signal energy is implemented in a frequency band adapted to the detection of impulse signals coming from underwater living organisms, for example benthic clicks and / or clicks of odontocetes, here a frequency band ranging from 2000 Hz to 40,000 Hz. However, one can select one or more different frequency bands, depending on the species and categories of organisms to be detected; in particular, this step could be adapted to narrower frequency bands, so as to target certain organisms more precisely.
Le signal transformé par la transformée de Fourier glissante est subdivisé en une pluralité de segments, dans ce mode de réalisation 2000 segments sur un signal de quinze minutes. The signal transformed by the sliding Fourier transform is subdivided into a plurality of segments, in this embodiment 2000 segments on a signal of fifteen minutes.
Toutefois, l’invention n’est pas limitée à cette durée qui peut être par exemple choisie dans une période de temps comprise entre cinq minutes et une heure. However, the invention is not limited to this duration which can for example be chosen in a period of time between five minutes and one hour.
La transformée de Fourier glissante est paramétrée avec 2048 points, un taux de recouvrement de 50% et une apodisation par fenêtre de Kaiser à atténuation des lobes latéraux d’une valeur a de 180 dB. The sliding Fourier transform is parameterized with 2048 points, a recovery rate of 50% and an apodization per Kaiser window with side lobe attenuation with a value of 180 dB.
Ensuite, on procède à une étape de détermination d’un seuil de détection l de signal, pour chaque instant t, dans la bande fréquence, par analyse des niveaux d’énergie, et un pied de bruit N, correspondant à un niveau de bruit N dans la bande de fréquence du signal étudié. Au sens de l’invention, le bruit N présent dans le signal source est un bruit additif Gaussien, soit un signal totalement aléatoire, qui correspond donc à un bruit blanc, de distribution normale dans le domaine temporelle, à moyenne nulle. Par conséquent le bruit N présente une densité spectrale de puissance constante correspondant au rapport de la puissance du bruit par la bande passante correspondante. Toutefois cette densité spectrale de puissance est réactualisée dans le temps, selon une fréquence au choix de l’homme du métier. Then, a step of determining a signal detection threshold l, for each instant t, in the frequency band is carried out, by analysis of the energy levels, and a noise foot N, corresponding to a noise level N in the frequency band of the studied signal. Within the meaning of the invention, the noise N present in the source signal is an Gaussian additive noise, ie a totally random signal, which therefore corresponds to white noise, of normal distribution in the time domain, with zero mean. Consequently, the noise N has a constant power spectral density corresponding to the ratio of the power of the noise by the corresponding bandwidth. However, this power spectral density is updated over time, according to a frequency chosen by a person skilled in the art.
Cette étape de détermination du seuil de détection l de signal peut être réalisée selon plusieurs méthodes, telle qu’une prédétermination des valeurs avant la mise en oeuvre du procédé, ou à titre d’exemple une méthode statistique par segmentation du plan temps-fréquence, mettant en oeuvre la technique du vecteur de réallocation, ou des méthodes statistiques telles que des tests binaires d’hypothèses se basant sur la théorie de la détection, notamment via des approches Bayésienne ou de Neyman-Pearson. This step of determining the signal detection threshold l can be carried out according to several methods, such as a predetermination of the values before the implementation of the method, or by way of example a statistical method by segmentation of the time-frequency plane, using the reallocation vector technique, or statistical methods such as binary tests of hypotheses based on the theory of detection, in particular via Bayesian or Neyman-Pearson approaches.
Dans ce mode de réalisation de l’invention, on estime le pied de bruit N du signal et le seuil de détection l selon la méthode de segmentation du plan temps-fréquence divulguée dans la publication scientifique Dadouchi, F., Gervaise, C., loana, C., Huillery, J., & Mars, J. I. (2013). Automated segmentation of linear time-frequency représentations of marine mammal sounds. The Journal of Acoustical Society of America, 134(3), pp. 2546-2555 dont le contenu doit être considéré comme faisant partie de la présente demande. In this embodiment of the invention, the noise foot N of the signal and the detection threshold l are estimated according to the time-frequency plane segmentation method disclosed in the scientific publication Dadouchi, F., Gervaise, C., loana, C., Huillery, J., & Mars, JI (2013). Automated segmentation of linear time-frequency representations of marine mammal sounds. The Journal of Acoustical Society of America, 134 (3), pp. 2546-2555, the content of which must be considered to be part of this request.
Cette méthode permet une détermination par seuillage du meilleur couple pied de bruit N du signal / seuil de détection l, le pied de bruit N correspondant à différents niveaux de bruit d’un ensemble de spectrogrammes, et le seuil l permettant de maximiser les détections de clicks rythmés et non rythmés en réduisant de manière optimisée le nombre de faux positifs, par application d’un test de Neyman-Pierson pour une pluralité de spectrogramme binaires définis pour une pluralité de niveau de bruit. On procède ensuite à une sélection des paramètres permettant d’obtenir le meilleur ratio alertes/fausses alertes dues au bruit. La méthode de détection précédente comprend des étapes de définition d’un ensemble de spectrogrammes binaires correspondant à différentes valeurs de bruits N, puis pour chaque spectrogramme binaire, la détection du nombre d’alertes pour une pluralité de valeurs de seuil de détection l, et la sélection du meilleur couples de valeurs pied de bruit N / seuil de détection l, en réduisant la probabilités de fausses détections. This method allows a determination by thresholding of the best noise foot N pair of the signal / detection threshold l, the noise foot N corresponding to different noise levels of a set of spectrograms, and the threshold l making it possible to maximize the detections of rhythmic and non-rhythmic clicks by optimally reducing the number of false positives, by applying a Neyman-Pierson test for a plurality of binary spectrograms defined for a plurality of noise levels. We then proceed to a selection of the parameters allowing to obtain the best ratio alerts / false alerts due to noise. The previous detection method comprises steps of defining a set of binary spectrograms corresponding to different noise values N, then for each binary spectrogram, detecting the number of alerts for a plurality of detection threshold values l, and selection of the best pairs of noise foot N / detection threshold values l, reducing the probability of false detections.
Une fois ce couple de valeurs pied de bruit N et seuil l obtenu, on calcule la statistique d’ordre deux s2 du signal, auquel on se référera plus simplement comme étant la statistique du signal s2. Once this pair of noise foot N and threshold l values has been obtained, the second order statistic s2 of the signal is calculated, which will be referred to more simply as being the statistic of the signal s2.
En effet, le signal source est considéré dans le présent mode de réalisation comme un signal aléatoire correspondant à une séquence temporelle de variables aléatoires. In fact, the source signal is considered in the present embodiment as a random signal corresponding to a time sequence of random variables.
Ces variables aléatoires sont reliées par un lien statistique entre échantillons successifs. Cette relation est fréquemment caractérisée par la densité de probabilité conjointe des deux variables aléatoires correspondantes. These random variables are linked by a statistical link between successive samples. This relationship is frequently characterized by the joint probability density of the two corresponding random variables.
La séquence de fonctions des probabilités conjointes des couples de variables aléatoires est ce qu’on appelle la statistique d’ordre 2 du signal aléatoire. The sequence of functions of the joint probabilities of the pairs of random variables is what is called the second order statistic of the random signal.
Cette statistique d’ordre 2 du signal aléatoire correspond dans ce mode de réalisation à la densité spectrale de puissance du signal, qui est obtenue par la transformée de Fourier de sa fonction d’autocorrélation. This second order statistic of the random signal corresponds in this embodiment to the signal power spectral density, which is obtained by the Fourier transform of its autocorrelation function.
Aussi, l’obtention de la statistique d’ordre deux s2 du signal est mise en oeuvre par le calcul de la transformée de Fourier de la fonction d’autocorrélation du signal analysé segment par segment. Also, obtaining the two-order statistics s2 of the signal is implemented by calculating the Fourier transform of the autocorrelation function of the signal analyzed segment by segment.
On procède alors à la détection 13 de signaux impulsionnels par calcul du rapport de la statistique d’ordre 2 du signal avec l’estimation statistique du pied de bruit N par comparaison avec le seuil de détection l. One then proceeds to the detection 13 of impulse signals by calculating the ratio of the order 2 statistics of the signal with the statistical estimate of the noise foot N by comparison with the detection threshold l.
Lorsqu’une pluralité d’impulsions d’intérêts, aussi appelés signaux d’intérêts ou encore signaux d’événements, sont détectées, on procède alors à une transformée temps-rythme de la série des instants d’impulsions d’intérêts détectées dans le signal pour révéler l’existence d’un rythme. When a plurality of interest pulses, also called interest signals or even event signals, are then detected, a time-rhythm transform of the series of instants of interest pulses detected in the signal to reveal the existence of a rhythm.
Cette transformée temps-rythme comprend dans ce mode de réalisation le calcul de l’autocorrélation du signal source. En effet, comme indiqué précédemment on cherche à discriminer deux types de clicks : les clicks non-rythmés et les clicks rythmés. This time-rhythm transform comprises in this embodiment the calculation of the autocorrelation of the source signal. Indeed, as indicated above, we seek to discriminate two types of clicks: non-rhythmic clicks and rhythmic clicks.
Les clicks non rythmés sont par exemple des signaux impulsionnels générés par le benthos, répétés à une fréquence généralement comprise entre 50 et 200 impulsions par seconde, sans rythme remarquable. Non-rhythmic clicks are for example impulse signals generated by the benthos, repeated at a frequency generally between 50 and 200 pulses per second, with no remarkable rhythm.
Les clicks rythmés quant à eux, signaux impulsionnels par exemple générés par les odontocètes, présentent une fréquence de répétition d’un click ou d’une séquence de clicks pouvant aller de 5 à 800 clicks par seconde, répétés à intervalles réguliers. Rhythmic clicks, impulse signals for example generated by odontocetes, have a repetition frequency of a click or a sequence of clicks that can range from 5 to 800 clicks per second, repeated at regular intervals.
II est par exemple connu qu’une séquence de clicks émise par un dauphin peut être répétée toutes les 2ms, tandis qu’une séquence de clicks émise par un cachalot peut être répétée toutes les 2 secondes. It is for example known that a sequence of clicks emitted by a dolphin can be repeated every 2 ms, while a sequence of clicks emitted by a sperm whale can be repeated every 2 seconds.
Un rythme est défini par la régularité de la répétition du click ou de la séquence de clicks dans le temps. Par exemple, dix répétitions successives d’un même click ou d’une même séquence de clicks à intervalles réguliers forment une séquence rythmique. A rhythm is defined by the regularity of the repetition of the click or the sequence of clicks over time. For example, ten successive repetitions of the same click or the same sequence of clicks at regular intervals form a rhythmic sequence.
On peut définir une marge d’erreur dans la durée d’intervalle de répétition, par exemple 5% de la durée de l’intervalle, pour qualifier la régularité de la répétition. You can define a margin of error in the duration of the repetition interval, for example 5% of the duration of the interval, to qualify the regularity of the repetition.
Dans cet exemple de réalisation, on considère qu’un rythme, par exemple pour un rythme d’odontocète, est détecté lorsqu’un rythme est détecté allant de 5 clicks par secondes à 50 clicks par secondes. In this exemplary embodiment, it is considered that a rhythm, for example for an odontocetus rhythm, is detected when a rhythm is detected ranging from 5 clicks per second to 50 clicks per second.
A contrario, les clicks non rythmés sont généralement émis de manière irrégulière, avec un décompte autour de 50 clicks par seconde. Conversely, non-rhythmic clicks are generally issued irregularly, with a countdown of around 50 clicks per second.
Aussi, on peut obtenir le nombre moyen par seconde de clics non rythmés, et le pourcentage de temps couvert par des clicks rythmés sur la plage de temps étudiée. Also, we can obtain the average number per second of non-rhythmic clicks, and the percentage of time covered by rhythmic clicks over the time range studied.
Le deuxième processus permet quant à lui de détecter et de distinguer les vocalises de poissons et les passages de bateaux. The second process makes it possible to detect and distinguish the vocalizations of fish and the passage of boats.
Ce deuxième processus 2 comprend une première étape 20 de transformation du signal source dans le domaine temps-fréquence. Cette première étape 20 est réalisée selon un calcul d’une transformée de Fourier locale discrète, tel que décrit pour le premier processus 1 , permettant d’obtenir un spectrogramme. This second process 2 comprises a first step 20 of transformation of the source signal in the time-frequency domain. This first step 20 is carried out according to a calculation of a discrete local Fourier transform, as described for the first process 1, making it possible to obtain a spectrogram.
La transformée de Fourier local discrète, comme pour le premier processus 1 , est paramétrée avec 2048 points, un taux de recouvrement de 50% et une apodisation par fenêtre de Kaiser à atténuation des lobes latéraux d’une valeur a de 180 dB The discrete local Fourier transform, as for the first process 1, is parameterized with 2048 points, a recovery rate of 50% and an apodization by Kaiser window with attenuation of the side lobes of a value of 180 dB
Toutefois, pour une détection de poissons la transformation de l’étape 20 sera paramétrée en fonction d’une bande fréquence dépendante des catégories de poissons que l’on cherche à détecter, par exemple une bande passante de [200 Hz, 400Flz] pour détecter une première catégorie de poissons, tel que des ophidions et corbs, une bande passante de [600 Hz, 1200 Hz] pour détecter une deuxième catégorie de poissons tels que des poissons des herbiers, et avec un spectrogramme brut sur 15 secondes. However, for a detection of fish the transformation of step 20 will be configured as a function of a frequency band dependent on the categories of fish that one seeks to detect, for example a bandwidth of [200 Hz, 400Flz] to detect a first category of fish, such as ophidions and corbs, a bandwidth of [600 Hz, 1200 Hz] to detect a second category of fish such as herbarium fish, and with a gross spectrogram over 15 seconds.
La ou les bandes passantes sont définies pour regrouper des ensembles de catégories de poisson à détecter dans l’environnement sous-marin étudié. The bandwidth (s) are defined to group together sets of categories of fish to be detected in the underwater environment studied.
Concernant la détection de passages de bateaux, on pourra par exemple sélectionner une bande passante de [100 Hz, 4000 Hz], avec un spectrogramme moyenné pour donner 2000 segments temporels de 15 secondes. La transformée de Fourier glissante étant paramétrée avec 2048 points, un taux de recouvrement de 50% et une apodisation par fenêtre de Kaiser à atténuation des lobes latéraux d’une valeur a de 180 dB. Cette bande passante de [100 Hz, 4000 Hz] est généralement suffisamment large pour détecter une majorité de bateaux. Regarding the detection of boat passages, we could for example select a bandwidth of [100 Hz, 4000 Hz], with an averaged spectrogram to give 2000 time segments of 15 seconds. The sliding Fourier transform being parameterized with 2048 points, a recovery rate of 50% and an apodization by Kaiser window with attenuation of the side lobes of a value of 180 dB. This bandwidth of [100 Hz, 4000 Hz] is generally wide enough to detect a majority of boats.
Le spectrogramme obtenu permet ainsi d’obtenir dans un plan temps- fréquence la répartition fréquentielle de l’énergie du signal. The spectrogram obtained thus makes it possible to obtain in a time-frequency plane the frequency distribution of the signal energy.
On met ensuite en oeuvre une deuxième étape 21 de calcul d’une pluralité de séries temporelles de pourcentage d’occupation pour une pluralité de bandes de fréquences d’intérêt. A second step 21 is then implemented of calculating a plurality of time series of percentage of occupancy for a plurality of frequency bands of interest.
Dans cet exemple de réalisation, on met en oeuvre la deuxième étape 21 pour respectivement deux bandes de fréquences de détection de poissons : une première bande de fréquences [200 Hz - 400Hz], en particulier adaptée pour la détection des ophidions et corbs, une deuxième bande de fréquences [600 Hz - 1200 Hz] notamment adaptée pour la détection des poissons des herbiers, et une troisième bande de fréquences [100hz - 4000 Hz] pour la détection des passages de bateaux. In this exemplary embodiment, the second step 21 is implemented for respectively two frequency bands for detecting fish: a first frequency band [200 Hz - 400 Hz], in particular suitable for the detection of ophidions and corbs, a second frequency band [600 Hz - 1200 Hz] especially adapted for the detection of fish from seagrass beds, and a third frequency band [100hz - 4000 Hz] for the detection of boat passages.
Cette deuxième étape 21 correspond donc au calcul de la densité spectrale d’énergie du signal dans chaque bande de fréquence spécifique, en fonction du temps, et au calcul du pourcentage des densités spectrales de d’énergie dans chaque bande d’intérêt par rapport à l’énergie totale du signal pour chaque instant. This second step 21 therefore corresponds to the calculation of the spectral energy density of the signal in each specific frequency band, as a function of time, and to the calculation of the percentage of the spectral energy densities in each band of interest with respect to the total signal energy for each instant.
Toutefois, l’invention n’est pas limitée à ces bandes de fréquence particulières et le procédé peut être mis en oeuvre pour toute bande fréquence d’intérêt relative à l’émission de vocalises d’autres espèces de poissons ou d’autres bandes de fréquences pouvant être relative au passage de navires. However, the invention is not limited to these particular frequency bands and the method can be implemented for any frequency band of interest relating to the emission of vocalizations of other species of fish or other bands of frequencies which may relate to the passage of ships.
Ainsi, au cours de la deuxième étape 21 , on obtient pour chaque instant d’acquisition, un pourcentage de couverture du signal pour chaque bande de fréquences de détection de poissons, aussi appelée bande de fréquences d’intérêt. Thus, during the second step 21, a percentage of signal coverage is obtained for each acquisition instant for each frequency band of fish detection, also called the frequency band of interest.
En ce qui concerne la bande d’intérêt de détection des bateaux, la deuxième étape du procédé est mise en oeuvre sur une période 15 minutes, en moyennant le spectrogramme sur 2000 segments. Autrement dit, le spectrogramme est réduit à 2000 segments analysés, chaque segment correspondant à la moyenne fréquentielle des énergies du spectrogramme sur des périodes de sensiblement 0.45 sec par segment. En effet, le passage des bateaux est un phénomène plus étalé dans le temps, et l’analyse de détection est alors réalisée sur une durée plus longue et nécessite une précision temporelle moindre. Regarding the interest band of boat detection, the second step of the process is implemented over a period of 15 minutes, by averaging the spectrogram over 2000 segments. In other words, the spectrogram is reduced to 2000 analyzed segments, each segment corresponding to the frequency average of the energies of the spectrogram over periods of substantially 0.45 sec per segment. Indeed, the passage of boats is a phenomenon more spread out in time, and the detection analysis is then carried out over a longer duration and requires less temporal precision.
A contrario, le calcul de taux de couverture en ce qui concerne les bandes d’intérêt de détection des poissons est réalisée par analyse brute du spectrogramme par intervalles de 15 secondes. Conversely, the calculation of the coverage rate with regard to the interest bands for detecting fish is carried out by gross analysis of the spectrogram at 15-second intervals.
On procède alors pour chaque bande de fréquence d’intérêt, à la détection 23 de signaux d’intérêts par dépassement de seuil du pourcentage de couverture du signal dans chaque bande de fréquence de détection de poissons. Autrement dit, lorsque le pourcentage de couverture du signal dans une bande de fréquences d’intérêt dépasse une valeur de seuil à un instant donné, un signal d’intérêt est alors détecté. Then, for each frequency band of interest, the signals 23 of interest are detected by exceeding the threshold of the percentage of signal coverage in each fish detection frequency band. In other words, when the percentage coverage of the signal in a frequency band of interest exceeds a threshold value at a given time, a signal of interest is then detected.
Les valeurs de seuils 25 peuvent varier en fonction des organismes ou objets détectés. The threshold values 25 can vary depending on the organisms or objects detected.
En particulier, dans cet exemple de réalisation, le seuil est de 100% pour les ophidions et les corbs. In particular, in this exemplary embodiment, the threshold is 100% for the ophidions and the corbs.
Le seuil 25 est de 80% pour des poissons des herbiers. The threshold 25 is 80% for fish from seagrass beds.
Le seuil est de 50% pour le passage de bateaux. The threshold is 50% for the passage of boats.
Pour chaque dépassement de seuil, on procède à une étape de catégorisation de l’événement 24, par calcul de la durée de l’événement, qui correspond au temps s’écoulant entre le front montant 240 de dépassement du seuil 25, et le front descendant 241 au cours duquel le pourcentage de couverture repasse sous le seuil 25. For each threshold crossing, we proceed to a step of categorizing the event 24, by calculating the duration of the event, which corresponds to the time elapsing between the rising edge 240 of exceeding the threshold 25, and the edge descending 241 during which the percentage of coverage falls below the threshold 25.
On met ensuite en oeuvre une étape d’estimation de l’énergie du signal pendant la durée de l’événement, qui permet de caractériser l’événement. We then implement a step of estimating the signal energy during the duration of the event, which makes it possible to characterize the event.
Enfin on compte sur une période de temps d’analyse, ici entre 15mn et une heure, le nombre d’événements détectés dans chaque bande de fréquence d’intérêt. Finally, we count over a period of analysis time, here between 15 minutes and one hour, the number of events detected in each frequency band of interest.
Ainsi, le deuxième processus 2 permet de compter le nombre de vocalises de poissons, dans ce mode de réalisation en distinguant d’une part les corbs et ophidions, d’autre part les poissons des herbiers. Ce deuxième processus 2 permet aussi de détecter et d’estimer le niveau d’énergie sonore associée aux passages de bateaux. Thus, the second process 2 makes it possible to count the number of vocalizations of fish, in this embodiment by distinguishing on the one hand the corbs and ophidions, on the other hand the fish from the herbaria. This second process 2 also makes it possible to detect and estimate the level of sound energy associated with the passage of boats.
De cette manière, on peut obtenir un procédé unifié permettant de détecter une pluralité d’organismes vivants ainsi que les passages de bateaux à partir d’une seule source d’acquisition sonore, de manière relativement simple et relativement optimisé en temps de calcul. In this way, it is possible to obtain a unified method making it possible to detect a plurality of living organisms as well as the passage of boats from a single source of sound acquisition, in a relatively simple manner and relatively optimized in computing time.
En particulier, on obtient à partir d’un signal acoustique source, correspondant à un enregistrement sonore sous-marin, par exemple un enregistrement de 15 minutes, les données d’analyse, aussi appelées descripteurs, suivantes : In particular, the following analysis data, also called descriptors, are obtained from a source acoustic signal, corresponding to an underwater sound recording, for example a 15 minute recording:
- le nombre moyens de clicks benthiques par secondes ; - le pourcentage de temps couvert par des clicks d’odontocètes ; - the average number of benthic clicks per second; - the percentage of time covered by clicks of odontocetes;
- le nombre de passages de bateau par unité de temps ainsi que l’énergie sonore associée ; - the number of boat passages per unit of time as well as the associated sound energy;
- le nombre de vocalises de poissons par unité de temps dans chaque bande fréquence analysée ainsi que la puissance sonore associée dans chaque bande fréquence. - the number of fish vocalizations per unit of time in each frequency band analyzed as well as the associated sound power in each frequency band.
A partir de ces données d’analyse déterminées, on procède à une étape de calcul de l’évolution du milieu sous-marin objet de l’enregistrement du signal acoustique source, en fonction des différentes données d’analyse obtenues par les deux processus 1 , 2, par rapport à des données d’analyse acquises antérieurement, de sorte à évaluer l’évolution du milieu sous-marin écouté. From this determined analysis data, a step of calculating the evolution of the underwater environment which is the subject of the recording of the source acoustic signal is carried out, according to the different analysis data obtained by the two processes 1 , 2, in relation to previously acquired analysis data, so as to evaluate the evolution of the underwater environment heard.
Dans le mode de réalisation principal, le procédé 6, 6’ est mis en oeuvre une pluralité de fois. A chaque itération du procédé, les données d’analyse sont stockées dans une mémoire de stockage. In the main embodiment, method 6, 6 ’is carried out a plurality of times. At each iteration of the process, the analysis data are stored in a storage memory.
Aussi l’étape de calcul procède à une analyse comparative de l’évolution des données d’analyse par rapport à des données antérieures de sorte à déterminer une évolution du milieu sous-marin. The calculation step also carries out a comparative analysis of the evolution of the analysis data compared to previous data so as to determine an evolution of the underwater environment.
En particulier une diminution ou un espacement dans le temps des émissions de clicks non rythmés, tel que les clicks du benthos, permettent de déterminer une modification du milieu sédimentaire ou proche du fond, tel qu’une pollution du milieu, une modification des courants de fond, une modification de l’acidité, ou encore un changement de température du milieu. In particular, a reduction or spacing in time of the emissions of non-rhythmic clicks, such as benthos clicks, make it possible to determine a modification of the sedimentary medium or close to the bottom, such as pollution of the medium, a modification of the currents of background, a change in acidity, or a change in temperature of the medium.
Un affaiblissement de l’émission de clicks d’odontocètes peut aussi être significatif d’une modification de la turbidité de l’eau, des courants sous-marins, d’une pollution ou encore d’une perturbation sonore du milieu par exemple par des vibrations. A weakening of the emission of clicks of odontocetes can also be significant of a modification of the turbidity of water, underwater currents, pollution or even a noise disturbance of the environment for example by vibrations.
La diminution de la détection de poissons des herbiers, permet en outre de détecter une évolution de la qualité de l’eau dans les zones de fond. The reduction in the detection of fish from seagrass beds also makes it possible to detect changes in water quality in the bottom areas.
La détection du passage des bateaux permet de corréler les autres données avec une éventuelle modification de l’occupation de l’espace maritime. The detection of the passage of boats makes it possible to correlate the other data with a possible modification of the occupation of the maritime space.
Ces données peuvent aussi être corrélées les unes avec les autres pour déterminer un impact commun, en prenant en compte notamment une modification de l’environnement connu, tel que des travaux, une zone de rejet ou une augmentation de la fréquentation maritime. These data can also be correlated with each other to determine a common impact, taking into account in particular a modification of the known environment, such as works, a discharge area or an increase in maritime traffic.
Ces données acquises permettent ainsi de détecter, notamment dans le domaine proche côtier, l’impact de l’environnement direct, tel que des travaux en cours, la présence d’installations éoliennes, des zones de rejet d’eau, sur le milieu sous-marin, de manière rapide et relativement simple. These acquired data thus make it possible to detect, in particular in the near coastal area, the impact of the direct environment, such as work in progress, the presence of wind installations, water discharge zones, on the environment under -sea, quickly and relatively simply.
Les données de mesure peuvent selon des alternatives de mise en oeuvre de l’invention, être comparées à des données fixes, prédéterminées où à des modèles numériques prévoyant pour une zone sous-marine donnée des données standard. The measurement data can, according to alternative embodiments of the invention, be compared to fixed, predetermined data or to digital models providing standard data for a given underwater area.
En particulier, ces données permettent à la station 100 d’obtenir des informations d’évolution de la turbidité de l’eau, de manière relativement simple et sans qu’il ne soit nécessaire de mettre des méthodes complexes à mettre en oeuvre et encombrantes tel que par profileur acoustique Doppler ou par des méthodes de néphélométrie. La présence de poissons et odontocètes ayant un lien causal avec la turbidité de l’eau. In particular, these data allow the station 100 to obtain information on the evolution of the turbidity of the water, in a relatively simple manner and without it being necessary to use complex and cumbersome methods such as only by acoustic Doppler profiler or by nephelometry methods. The presence of fish and odontocetes having a causal link with the turbidity of the water.
La station 100 peut en outre être adaptée pour calculer, en référence à la figure 10, le niveau sonore d’exposition, aussi appelé SEL 27 (pour Sound Exposure Level), correspondant au logarithme de l’énergie sonore reçue sur une durée d’exposition ici égale à 1 seconde, dont l’unité est le dB/seconde. The station 100 can also be adapted to calculate, with reference to FIG. 10, the exposure sound level, also called SEL 27 (for Sound Exposure Level), corresponding to the logarithm of the sound energy received over a duration of exposure here equal to 1 second, the unit of which is dB / second.
La station 100 peut aussi calculer le niveau de pression sonore, aussi appelé SPL (pour Sound Pressure Level) exprimé en dB. The station 100 can also calculate the sound pressure level, also called SPL (for Sound Pressure Level) expressed in dB.
Les descripteurs de données SEL et SPL font partie des descripteurs de données que la station 100 pourra transmettre au terminal distant 300 tel que décrit ci-après. The SEL and SPL data descriptors are part of the data descriptors that the station 100 can transmit to the remote terminal 300 as described below.
La station 100 comprend en outre un ensemble de capteurs 101. The station 100 further includes a set of sensors 101.
L’ensemble de capteurs 101 comprend une sonde de mesure de courants 15, plus généralement appelé courantomètre 150. En particulier un courantomètre à effet Doppler 150 est mis en oeuvre dans le mode de réalisation principal, qui est une mise en oeuvre de courantomètre relativement fiable en milieu maritime. Toutefois on peut aussi mettre en oeuvre, selon des modes de réalisation alternatifs de l’invention un courantomètre à hélice, plus généralement connu sous le nom de moulinet hydrométrique. La station de surveillance et d’analyse est aussi équipée d’un gyroscope 180 permettant de détecter de manière relativement simple l’orientation des courants, en détectant l’orientation de la station 100. The set of sensors 101 comprises a current measurement probe 15, more generally called a current meter 150. In particular a Doppler effect current meter 150 is implemented in the main embodiment, which is a relatively reliable current meter implementation in the maritime environment. However, it is also possible to use, according to alternative embodiments of the invention, a propeller current meter, more generally known by the name of hydrometric reel. The monitoring and analysis station is also equipped with a gyroscope 180 making it possible to detect the orientation of the currents relatively simply, by detecting the orientation of the station 100.
L’ensemble de capteurs 101 comprend aussi une sonde de mesure du niveau d’eau 160, par exemple un sonar 160. The set of sensors 101 also includes a probe for measuring the water level 160, for example a sonar 160.
L’ensemble de capteurs 101 comprend aussi au moins une sonde parmi une sonde de mesure de salinité 170, une sonde d’oxygène dissous dans l’eau 190, par exemple une sonde à micro-capteur galvanique, une sonde de température de l’eau. The sensor assembly 101 also comprises at least one of a salinity measurement probe 170, an oxygen dissolved in water probe 190, for example a galvanic micro-sensor probe, a temperature probe of the water.
Une sonde d’oxygène dissous 190 permet notamment de détecter une pollution de l’eau lorsque la valeur d’oxygène dissous baisse. Cette information peut être corrélée avec les données d’analyse acoustique, notamment l’évolution de la présence de poissons et d’odontocètes, pour attester d’une pollution significative de l’eau. A dissolved oxygen sensor 190 makes it possible in particular to detect water pollution when the dissolved oxygen value decreases. This information can be correlated with acoustic analysis data, in particular the evolution of the presence of fish and odontocetes, to attest to significant water pollution.
On peut aussi prévoir d’installer une sonde pH. Toutefois, l’évolution du pH dans un milieu marin varie généralement sur des grandeurs de l’ordre du 1/100ème d’unité. Or les capteurs connus pour une telle station de surveillance et d’analyse maritime 100 ne permettent pas d’obtenir une sensibilité suffisante. Aussi, l’évolution du pH de l’eau, et son alcalinité, ne sont pas mises en oeuvre par sonde, mais sont dérivés de l’analyse de la qualité de l’eau effectué par l’analyse acoustique. We can also plan to install a pH probe. However, the evolution of pH in a marine environment generally varies over quantities of the order of 1 / 100th of a unit. However, the known sensors for such a maritime monitoring and analysis station 100 do not make it possible to obtain sufficient sensitivity. Also, the evolution of the pH of the water, and its alkalinity, are not carried out by probe, but are derived from the analysis of the quality of the water carried out by the acoustic analysis.
La station 100 comprend aussi un dispositif de mesure météorologique 200 comprenant un baromètre, un thermomètre pour mesurer la température extérieure et un anémomètre. The station 100 also includes a meteorological measurement device 200 comprising a barometer, a thermometer for measuring the outside temperature and an anemometer.
Un organe de géolocalisation 210 est aussi installé dans la station de surveillance et d’analyse maritime 100. Cet organe de géolocalisation 210 est dans le mode de réalisation principal de l’invention un GPS 210. Toutefois l’invention n’est pas limitée à ce seul mode de géolocalisation. A geolocation unit 210 is also installed in the maritime monitoring and analysis station 100. This geolocation unit 210 is in the main embodiment of the invention a GPS 210. However, the invention is not limited to this only mode of geolocation.
Dans le mode de réalisation principal de l’invention, où la station 100 est destinée à être installée dans des zones proche-côtières, un dispositif de radiocommunication 220, aussi appelé dispositif radiofréquence 220, est embarqué pour communiquer avec un terminal distant 300. Toutefois l’invention n’est pas limitée à la communication avec un terminal distant 300. En particulier un mode de réalisation alternatif de l’invention met en oeuvre l’ensemble des calculs dans la station 100. Autrement dit l’ensemble des calculs et opérations réalisées par le terminal distant 300 dans le mode de réalisation principal sont réalisés directement dans la station 100 dans cette alternative de mise en oeuvre de l’invention. In the main embodiment of the invention, where the station 100 is intended to be installed in near-coastal areas, a radiocommunication device 220, also called radiofrequency device 220, is on board to communicate with a remote terminal 300. However, the invention is not limited to communication with a remote terminal 300. In particular an alternative embodiment of the invention implements all of the calculations in station 100. In other words all of the calculations and operations performed by the remote terminal 300 in the main embodiment are carried out directly in the station 100 in this alternative implementation of the invention.
Dans ce mode de réalisation le dispositif de radiocommunication 220 est un dispositif adapté pour communiquer via des réseaux cellulaires, par exemple sur un réseau GSM ou GPRS. Toutefois, on peut prévoir, dans des alternatives de mise en oeuvre de l’invention d’autres moyens de communications tels que des dispositifs de communication satellitaire. In this embodiment, the radiocommunication device 220 is a device suitable for communicating via cellular networks, for example on a GSM or GPRS network. However, it is possible to provide, in alternative embodiments of the invention, other means of communication such as satellite communication devices.
Le dispositif de radiocommunication 220 permet une communication bidirectionnelle, dite full-duplex, avec le terminal distant 300. Autrement dit, la station 100 est apte à émettre des données et à recevoir des informations du terminal distant 300, par exemple des instructions de commande visant à ordonner où prévoir des mesures et des analyses à réaliser. The radiocommunication device 220 allows two-way communication, called full-duplex, with the remote terminal 300. In other words, the station 100 is capable of transmitting data and of receiving information from the remote terminal 300, for example control instructions aimed at to order where to plan measurements and analyzes to be carried out.
La station 100 comprend un organe de calcul principal 230 destiné à recueillir l’ensemble des données de mesures fournies par l’ensemble de capteurs 101 , les mesures du dispositif de mesure météorologique 200 ainsi que les données de détection acoustiques calculée par le dispositif d’analyse acoustique 130. The station 100 includes a main calculation unit 230 intended to collect all of the measurement data supplied by the set of sensors 101, the measurements of the meteorological measurement device 200 as well as the acoustic detection data calculated by the measurement device. acoustic analysis 130.
Cet organe de calcul principal 230 comprend dans ce mode de réalisation un micro-processeur, comprenant une mémoire cache, une mémoire vive, une mémoire de stockage et des moyens de réception des données provenant de l’ensemble de capteurs 101 , du dispositif de mesure météorologique 200 ainsi que du dispositif d’analyse acoustique 130. This main calculation unit 230 comprises in this embodiment a microprocessor, comprising a cache memory, a random access memory, a storage memory and means for receiving data coming from the set of sensors 101, from the measurement device meteorological 200 as well as the acoustic analysis device 130.
Selon un mode de réalisation de l’invention particulier, l’organe de calcul principal 230 forme un unique organe avec les moyens de calcul 131 du dispositif d’analyse acoustique 130, en particulier il s’agit d’un seul processeur 131 ,230. According to an embodiment of the particular invention, the main calculation member 230 forms a single member with the calculation means 131 of the acoustic analysis device 130, in particular it is a single processor 131, 230 .
L’organe de calcul principal 230 est aussi connecté à une horloge temps réel, plus fréquemment appelée sous son abréviation anglo-saxonne Real-Time Clock, qui fournit à l’organe de calcul principal la date et l’heure courante. L’organe de calcul 230 commande le début et la durée de l’acquisition de données à l’ensemble de capteurs 101 , au dispositif de mesure météorologique 200 ainsi qu’au dispositif d’analyse acoustique 130, via l’organe d’acquisition acoustique 140. The main calculation unit 230 is also connected to a real-time clock, more frequently called under its English abbreviation Real-Time Clock, which supplies the main calculation unit with the current date and time. The calculation unit 230 controls the start and duration of the data acquisition to the set of sensors 101, to the meteorological measurement device 200 as well as to the acoustic analysis device 130, via the acquisition device. acoustic 140.
Ces données de début et de durée d’acquisition peuvent être soit obtenues sous forme de commande distante émise depuis le terminal distant pendant une période de disponibilité des moyens de radiocommunication 220 soit suivant une planification prédéterminée, stockée en mémoire, par exemple suivant un intervalle de temps régulier prédéterminé calculé selon les données de l’horloge temps réel. This start and duration of acquisition data can either be obtained in the form of a remote command sent from the remote terminal during a period of availability of the radio communication means 220 or according to a predetermined schedule, stored in memory, for example according to an interval of predetermined regular time calculated according to data from the real time clock.
Selon le mode de réalisation principal de l’invention, l’organe de calcul 230 est d’une part commandable à distance, en particulier au cours de période d’écoute des moyens de radiocommunication 220 prédéterminées ou au cours de l’envoi de trames de données de la station 100 vers le terminal distant 300, et l’organe de calcul 230 est préprogrammé et peut être reprogrammé à distance par le terminal distant 300, de sorte à procéder de manière automatique, à un instant prédéterminé, à intervalle régulier prédéfini, ou pendant une période de temps prédéfini à l’acquisition de données de mesures et d’analyse. According to the main embodiment of the invention, the calculating member 230 is on the one hand remotely controllable, in particular during the period of listening to the predetermined radio communication means 220 or during the sending of frames data from the station 100 to the remote terminal 300, and the computation unit 230 is preprogrammed and can be reprogrammed remotely by the remote terminal 300, so as to proceed automatically, at a predetermined instant, at a predefined regular interval , or during a predefined period of time for the acquisition of measurement and analysis data.
Ces données d’acquisition sont ensuite transmises à l’organe de calcul principal 230 par chaque dispositif parmi l’ensemble de capteurs 101 , le dispositif de mesure météorologique 200 et le dispositif d’analyse acoustique 130. These acquisition data are then transmitted to the main calculation unit 230 by each device from among the set of sensors 101, the meteorological measurement device 200 and the acoustic analysis device 130.
L’organe de calcul principal 230 génère à partir des informations reçues, une trame de données, horodatée selon la date et l’heure fournie par l’horloge temps réel, et comprenant un ensemble de données prédéterminé. The main calculation unit 230 generates from the information received, a data frame, time-stamped according to the date and time provided by the real-time clock, and comprising a predetermined data set.
Cette trame est ensuite transmise au terminal distant 300 via les moyens de radiocommunication 220. This frame is then transmitted to the remote terminal 300 via the radio communication means 220.
La trame comprend l’ensemble des données analysées. Aussi les données transmises ne sont pas des données brutes, l’extraction des données ayant été effectuée par l’organe de calcul principal 230 et le dispositif d’analyse acoustique 130. L’organe de calcul principal 230 est adapté pour commander l’allumage et l’extinction automatique des moyens de radiocommunication 220 hors des périodes d’envoi de données pour économiser la consommation énergétique de la station 100. The frame includes all of the data analyzed. Also, the data transmitted are not raw data, the data extraction having been carried out by the main calculation unit 230 and the acoustic analysis device 130. The main calculation unit 230 is suitable for controlling the automatic switching on and off of the radiocommunication means 220 outside of the data sending periods in order to save the energy consumption of the station 100.
Selon une mise en oeuvre particulière de l’invention, l’organe de calcul principal 230 peut être configuré pour procéder à l’envoi de données d’analyse particulière lorsqu’une donnée analysée sort d’une plage de valeurs normales associée. Autrement dit, lorsqu’un événement ou une donnée anormale est détecté, l’organe de calcul principal 230 est alors configuré pour procéder à la transmission des données au terminal distant 300. According to a particular implementation of the invention, the main calculation unit 230 can be configured to send particular analysis data when an analyzed data leaves an associated range of normal values. In other words, when an abnormal event or data is detected, the main calculation unit 230 is then configured to transmit the data to the remote terminal 300.
Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, la station 100 est augmentée de capteurs supplémentaires. En particulier la station 100 comprend un capteur fluorométrique, pour mesurer la chlorophylle a par fluorescence. En effet la mesure de chlorophylle a permet de détecter une efflorescence algale, plus généralement connue sous le nom de bloom d’algues, ou en anglais algal bloom. Une telle efflorescence algale est de manière connue corrélée à la masse planctonique présente dans l’environnement sous-marin étudié. Ceci permet donc d’obtenir une information supplémentaire pertinente sur le milieu sous-marin analysé. According to a second embodiment of the invention, the station 100 is augmented with additional sensors. In particular, station 100 includes a fluorometric sensor, for measuring chlorophyll a by fluorescence. Indeed the measurement of chlorophyll a makes it possible to detect an algal bloom, more generally known under the name of algal bloom, or in English algal bloom. Such algal bloom is in a known way correlated with the planktonic mass present in the underwater environment studied. This therefore makes it possible to obtain additional relevant information on the underwater environment analyzed.
Selon un troisième mode de réalisation, dans laquelle la station 100 comprend déjà les capteurs et moyens d’analyse du premier ou du deuxième mode de réalisation, des moyens d’analyse bactériologique sont en outre installés, de sorte à affiner les éventuelles détections de pollution de l’eau. According to a third embodiment, in which the station 100 already includes the sensors and analysis means of the first or of the second embodiment, bacteriological analysis means are also installed, so as to refine any pollution detections some water.
Selon un quatrième mode de réalisation de l’invention, dans lequel la station 100 est adaptée pour être installée en haute-mer, ou dans des zones de moyennes à grandes profondeurs, soit généralement au dessus de 40 mètres de profondeur, certains capteurs peuvent être solidarisés à des câbles reliés à la base flottante, de sorte à permettre une immersion en profondeur de ces capteurs. According to a fourth embodiment of the invention, in which the station 100 is adapted to be installed on the high seas, or in zones of medium to great depths, ie generally above 40 meters in depth, certain sensors can be secured to cables connected to the floating base, so as to allow deep immersion of these sensors.
En particulier, l’hydrophone 140 peut être immergé, solidaire du corps de sonde ou déporté via un câble, à une profondeur permettant par exemple de capter les sons proches du fond. Aussi, l’étude des courants présentent un intérêt tant au niveau de la surface qu’au fond, aussi, la station 100 peut comprendre une pluralité de courantomètres, notamment immergés à différentes profondeurs, via des câbles, de sorte à mesurer différentes valeurs de courants. In particular, the hydrophone 140 can be submerged, secured to the probe body or offset via a cable, to a depth making it possible, for example, to pick up sounds close to the bottom. Also, the study of currents is of interest both at the surface and at the bottom, so the station 100 can include a plurality of current meters, in particular immersed at different depths, via cables, so as to measure different values of currents.
Tous les capteurs de l’ensemble de capteurs 101 peuvent être multipliés et déportés de la base flottante pour être plongés à différentes profondeurs. All the sensors in the sensor set 101 can be multiplied and removed from the floating base to be immersed at different depths.
A cet effet la station 100 peut aussi comprendre une pluralité d’hydrophones, et les moyens d’analyse acoustiques sont alors adaptés pour mettre en oeuvre les étapes d’analyse acoustiques pour chaque signal acoustique acquis, de sorte à analyser l’évolution du milieu sous-marin à différentes profondeurs. Les données acquises dans un même intervalle de temps à différentes profondeurs sont alors recoupées pour affiner les données d’analyses. To this end, the station 100 can also include a plurality of hydrophones, and the acoustic analysis means are then adapted to implement the acoustic analysis steps for each acquired acoustic signal, so as to analyze the evolution of the environment. submarine at different depths. The data acquired in the same time interval at different depths are then cross-checked to refine the analysis data.
Pour assurer une durabilité accrue de la station 100, des organes de maintenance automatique et de protection à l’eau de mer peuvent être installé sur la station 100. On peut par exemple installer des grilles de cuivre pour leur action algicide et/ou des balais, par exemple des lames souples ou un ensemble de fibres souples, venant retirer des capteurs 101 , par une action mécanique automatisée du balais, les corps étrangers pouvant s’être déposés dessus, tel que des algues, crevettes, moules etc., phénomène connu sous le terme anglophone de Fouling. To ensure increased durability of the station 100, automatic maintenance and seawater protection devices can be installed on the station 100. For example, copper grids can be installed for their algicidal action and / or brushes , for example flexible blades or a set of flexible fibers, coming to remove sensors 101, by an automated mechanical action of the brush, the foreign bodies being able to be deposited there, such as algae, shrimps, mussels etc., known phenomenon under the English term of Fouling.
En outre, on peut installer, pour certains capteurs 101 une constitution de titane ou tout autre matériau adapté, permettant d’apporter une protection renforcée à l’eau de mer. In addition, it is possible to install, for certain sensors 101, a constitution of titanium or any other suitable material, making it possible to provide reinforced protection to seawater.
Une telle station de surveillance et d’analyse selon l’un des modes de réalisation précédentes, peut être adaptée en fonction de l’utilisation qui en est faite. En particulier, selon le milieu analyse, par exemple un domaine éolien, un suivi de chantier côtier, un suivi d’impact sur une zone de rejet d’eaux usée, les capteurs embarqués pourront être ajoutés ou retirés suivant leur nécessité et de manière à optimiser la consommation énergétique. Such a monitoring and analysis station according to one of the preceding embodiments, can be adapted according to the use made of it. In particular, depending on the analysis environment, for example a wind field, coastal site monitoring, impact monitoring on a wastewater discharge area, the on-board sensors can be added or removed as necessary and in such a way as to optimize energy consumption.

Claims

Revendications Claims
[Revendication 1 ] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) comprenant une base flottante et une batterie d’accumulateurs électriques (1 10) ; caractérisé en ce que la station de surveillance et d’analyse maritime[Claim 1] Maritime monitoring and analysis station (100) comprising a floating base and an electric storage battery (1 10); characterized in that the maritime monitoring and analysis station
(100) comprend : (100) includes:
un organe d’acquisition acoustique (140) d’un milieu sous-marin ; et un dispositif d’analyse acoustique (130) pour analyser le signal acoustique provenant de l’organe d’acquisition acoustique (140) comportant des moyens de calcul (131 ) pour détecter par analyse fréquentielle dudit signal acoustique au moins un signal impulsionnel émis par un organisme vivant et/ou un signal transitoire émis par un organisme vivant ou provenant d’un bateau. an acoustic acquisition unit (140) of an underwater environment; and an acoustic analysis device (130) for analyzing the acoustic signal coming from the acoustic acquisition device (140) comprising calculation means (131) for detecting by frequency analysis of said acoustic signal at least one impulse signal emitted by a living organism and / or a transient signal emitted by a living organism or coming from a boat.
[Revendication 2] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de calcul (131 ) du dispositif d’analyse acoustique (130) sont adaptés pour déterminer, lorsqu’une pluralité de signaux impulsionnels est détectée, si au moins une partie de ladite pluralité de signaux impulsionnels forme une séquence rythmée ou non- rythmée. [Claim 2] Maritime monitoring and analysis station (100) according to claim 1, characterized in that the calculation means (131) of the acoustic analysis device (130) are adapted to determine, when a plurality of pulse signals is detected, if at least a portion of said plurality of pulse signals forms a rhythmic or non-rhythmic sequence.
[Revendication 3] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul sont adaptés pour réaliser la détection par analyse fréquentielle dans une pluralité de bandes de fréquences prédéterminées comprenant au moins l’une des bandes fréquences parmi une première bande fréquence [200 Hz - 400Hz] adaptée pour la détection de signaux transitoires correspondant à une première catégorie de poissons, une deuxième bande fréquence [600 Hz - 1200 Hz] adaptée pour la détection de signaux transitoires correspondant à une deuxième catégorie de poissons, et une troisième bande fréquence [100hz - 4000 Hz] pour la détection de signaux transitoires correspondant aux passages de bateaux. [Revendication 4] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’elle comprend en outre un organe de calcul principal (230) adapté pour calculer des données d’analyse à partir dudit au moins un signal impulsionnel et/ou signal transitoire détecté par lesdits moyens de calcul (131 ) dudit dispositif d’analyse acoustique (130). [Claim 3] Maritime monitoring and analysis station (100) according to claim 1 or 2, characterized in that said calculation means are adapted to carry out detection by frequency analysis in a plurality of predetermined frequency bands comprising at least one of the frequency bands from a first frequency band [200 Hz - 400 Hz] adapted for the detection of transient signals corresponding to a first category of fish, a second frequency band [600 Hz - 1200 Hz] adapted for the detection of transient signals corresponding to a second category of fish, and a third frequency band [100hz - 4000 Hz] for the detection of transient signals corresponding to the passage of boats. [Claim 4] Maritime monitoring and analysis station (100) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it further comprises a main calculation member (230) suitable for calculating data from analysis from said at least one impulse signal and / or transient signal detected by said calculation means (131) of said acoustic analysis device (130).
[Revendication 5] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’organe de calcul principal (230) comprend des moyens de stockage des données d’analyse calculées, et comprend des moyens d’évaluation de l’évolution temporelle desdites données d’analyse de sorte à déterminer l’évolution du milieu sous-marin analysé. [Claim 5] Maritime monitoring and analysis station (100) according to claim 4, characterized in that the main calculation unit (230) comprises means for storing the calculated analysis data, and comprises means for evaluation of the temporal evolution of said analysis data so as to determine the evolution of the analyzed underwater environment.
[Revendication 6] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu’elle comprend en outre un ensemble de moyens d’acquisition (101 ) adaptés pour acquérir des données de mesures dudit milieu sous-marin, ledit organe de calcul principal (230) commandant l’acquisition de données de mesures audit ensemble de moyens d’acquisition (101 ). [Claim 6] Maritime monitoring and analysis station (100) according to claim 4 or 5, characterized in that it further comprises a set of acquisition means (101) suitable for acquiring measurement data of said medium submarine, said main computing unit (230) controlling the acquisition of measurement data from said set of acquisition means (101).
[Revendication 7] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu’elle comprend en outre un dispositif d’acquisition de données météorologiques (200) adapté pour transmettre des données météorologiques à l’organe de calcul principal (230). [Claim 7] Maritime monitoring and analysis station (100) according to any one of claims 4 to 6, characterized in that it further comprises a meteorological data acquisition device (200) suitable for transmitting meteorological data to the main computing unit (230).
[Revendication 8] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de radiocommunication (220) pour communiquer avec un terminal distant (300) ; ledit organe de calcul principal (230) étant adapté pour transmettre au terminal distant (300) les données d’analyse calculées par les moyens de radiocommunication (220), de sorte à permettre une surveillance de l’évolution du milieu sous-marin. [Revendication 9] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit organe de calcul principal (230) est adapté pour transmettre les données de mesures dans une trame de données commune avec les données d’analyses calculées par le dispositif d’analyse acoustique (130). [Claim 8] Maritime monitoring and analysis station (100) according to any one of claims 4 to 7, characterized in that it comprises radio communication means (220) for communicating with a remote terminal (300); said main calculation unit (230) being adapted to transmit to the remote terminal (300) the analysis data calculated by the radiocommunication means (220), so as to allow monitoring of the evolution of the underwater environment. [Claim 9] Maritime monitoring and analysis station (100) according to claim 8, characterized in that said main calculation unit (230) is adapted to transmit the measurement data in a data frame common with the data d analyzes calculated by the acoustic analysis device (130).
[Revendication 10] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l’organe de calcul principal (230) est adapté pour commander l’activation des moyens de radiocommunication uniquement pendant la durée d’émissions de données vers le terminal distant (300). [Claim 10] Maritime monitoring and analysis station (100) according to claim 8 or 9, characterized in that the main calculation unit (230) is adapted to control the activation of the radiocommunication means only for the duration data transmission to the remote terminal (300).
[Revendication 1 1] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu’elle comprend des moyens de géolocalisation (210), l’organe de calcul principal (230) étant adapté pour recevoir des données de géolocalisation desdits moyens de géolocalisation. [Revendication 12] Station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce qu’elle comprend un ou plusieurs panneaux photovoltaïques (120) rechargeant la batterie d’accumulateurs électrique (1 10) par captage de l’énergie solaire. [Revendication 13] Ensemble de surveillance et d’analyse d’un milieu maritime comprenant un terminal distant (300) et au moins une station de surveillance et d’analyse maritime (100) selon l’une quelconque des revendications 8 à 12, apte à acquérir et analyser des données du milieu maritime et à les transmettre audit terminal distant (300) par des moyens de radiocommunication (220). [Claim 1 1] Maritime monitoring and analysis station (100) according to any one of claims 1 to 10, characterized in that it comprises geolocation means (210), the main calculation unit (230 ) being adapted to receive geolocation data from said geolocation means. [Claim 12] Maritime monitoring and analysis station (100) according to any one of claims 1 to 11, characterized in that it comprises one or more photovoltaic panels (120) recharging the electric storage battery (1 10) by collecting solar energy. [Claim 13] Set for monitoring and analysis of a maritime environment comprising a remote terminal (300) and at least one monitoring and analysis station (100) according to any one of claims 8 to 12, capable acquiring and analyzing data from the maritime environment and transmitting it to said remote terminal (300) by radio communication means (220).
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