Interface d'interactions hommes / machines / mammifères ^marins par émission réception de signaux aériens et sous marins

La présente invention concerne un dispositif intelligent d'interaction hommes/ machines / mammifères marins. L'invention trouve notamment son application dans la pose de dispositifs d'instrumentation électronique de type balises actives en mer, en milieu saumâtre estuariens et lagunaires, dans les lacs ou les marais ou dans les bassins de retenues artificiels. Suivant la topographie particulière des sites équipés, les balises équipent des engins de pêche, des coques de navire, des engins remorqués, des pylônes de pont ou d'éolienne ou d'hydrolienne et/ou tout autre plate-forme particulière, édifice, relief naturel émergé ou immergé, plus ou moins aménagé en vue de déployer des activités humaines. Les balises sont des moyens électroniques intégrés suivant le cas dans des enceintes rigides ou des enveloppes flexibles, qu'elles soient spécialement construites à cet usage ou de type standard : bouées, flotteurs, radars, sonars, capteurs, canons à air et/ou tout autre dispositif d'instrumentation.

Il est connu différents dispositifs rudimentaires de répulsion de mammifères marins. Les pingers notamment sont des balises sonores sous marines émettant des signaux sonores qui sont censés repousser les mammifères marins et réduire ainsi le risque de leur capture dans les engins de pêche. Ces dispositifs relativement rudimentaires trouvent rapidement leur limite. Si l'émission des signaux est répétitive, les mammifères marins peuvent progressivement développer une accoutumance susceptible de rendre le système moins efficace. Certains pingers disponibles dans le commerce émettent des signaux aléatoires mais ne se sont pas révélés plus efficaces. Si les pingers sont utilisés en trop grand nombre dans un champ limité, les signaux peuvent devenir illisibles aux mammifères marins et finir par brouiller leur système auditif, ce qui aurait pour conséquence non seulement de les perturber fortement mais également de finir par devenir inefficace ou contreproductif.

II existe également des systèmes acoustiques visant à enregistrer des données sous marines relatives aux émissions acoustiques des mammifères marins. Il existe notamment le brevet EP 917424 qui analyse plus particulièrement les signaux sonar des mammifères marins (ceux servant au repérage spatial dans le milieu aquatique) et émet à son tour des réponses modulées en fonction des signaux reçus. Ce brevet trouve ces limites. Dans certains cas la détection des mammifères marins est d'une efficacité incomplète (par exemple : les pinnipèdes n'ont pas des facultés très développés de repérage spatial par émissions sonars). Dans d'autres cas l'identification des sources d'émission est difficile voir impossible (par exemples : les sonars des bateaux peuvent brouiller l'identification, les sonars de différentes espèces peuvent être confondus). Les détecteurs de mammifères marins se basent généralement sur le paramétrage de caractéristique connues par des enregistrements de signaux acoustiques de mammifères marins ce qui restreint l'efficacité des systèmes aux connaissances scientifiques qui sont limitées par rapport à la grande variété des signaux pouvant être émis par l'ensemble des espèces de mammifères marins.

Les dispositifs existants de répulsion ou de détection des mammifères marins apportent une solution incomplète par rapport à l'ensemble des variétés des interactions entre les hommes et les mammifères marins.

Les dispositifs existants de répulsion ou de détection des mammifères marins ne permettent pas de lever les principaux obstacles à l'établissement d'un protocole de communication homme / mammifères marins : les hommes vivent dans l'air et les mammifères marins dans l'eau, les sons émis par la voix humaine ne sont pas audible par tous les mammifères marins et vice versa, les hommes utilisent plutôt des sons articulés pour communiquer et les mammifères marins utilisent plutôt des sons siffles pour communiquer, la perception humaine de l'environnement est plutôt visuelle et la perception des mammifères marins de l'environnement est plutôt auditive. L'invention vise donc à proposer un système de balises de réception et d'émission aérien et/ou sous marins reliées à un système de visualisation aérien et/ou sous marins, c'est à dire dans le milieu aquatique et dans l'air. La

réception est conçue pour analyser et identifier les sources d'émission de sons aériens et/ou sous marins et déterminer si cette source est située sous l'eau et/ou en surface. Le dispositif sait distinguer pour les éliminer les bruits ambiants naturels, d'origine physique (vagues et autres ondes propagées) ou biologique (animaux foreurs et autres manifestations bruyantes de la vie aquatique), il reconnaît et retient spécifiquement les sons d'origine anthropique qu'ils soient neutres (bruits de moteur, chantiers sous-marins) ou intelligents (voix, sifflements, activités robotiques sous l'eau) ainsi que les sons d'origine vivante (mammifères marins, banc de poisson) intelligents ou non. L'émission est conçue pour concevoir des réponses spécifiques en fonction des sources identifiées, des instructions programmées et/ou des informations externes reçues par la balise. Les réponses sont une combinaison d'émissions aériennes et/ou sous-marines de la balise, de transmissions d'un message de la balise vers un utilisateur, un opérateur, un système d'enregistrement, de traitement et/ou d'aide à la décision, de pilotage par la balise d'un dispositif et/ou d'une machine. Les émissions des balises peuvent être de natures acoustiques et/ou électriques et/ou magnétiques et/ou lumineuses et/ou d'une tout autre nature. Les transmissions d'information des balises peuvent se faire par voie filaire ou non (Bluetooth, GPRS , VHF, Ethernet, RS232, GPS...). Les réponses sont aussi bien adressés aux hommes (marins, capitaines, chefs de chantier, dresseurs, spectateurs, ...), aux machines (bateaux, foreuses, canons à air, dispositifs électroniques, ...) qu'aux animaux (mammifères marins, oiseaux, poissons...).

Un objet de l'invention étant d'éviter que les mammifères marins, les poissons, les reptiles et les oiseaux soient pris accidentellement et/ou qu'ils détériorent et/ou qu'ils viennent se nourrir dans les engins de pêche et/ou dans les parcs aquacoles, soit d'éviter l'approche des mammifères marins d'une zone et/ou d'un objet stratégique pour i'homme, soit encore de détecter les mammifères marins et/ou d'éviter leur présence dans des champs de mise en œuvre d'émissions acoustiques, pour des applications de sismique et/ou des essais sonars, dont le niveau est tel qu'elles peuvent provoquer des lésions graves du système auditif, des hémorragies cérébrales mortelles, ou plus

simplement désorienter les cétacés et provoquer leur échouage avec souvent des conséquences fatales pour eux.

Un autre objet principal est le dressage de mammifères marins et/ou l'établissement des bases d'un protocole de communication hommes / mammifères marins pour des études scientifiques et/ou des spectacles et/ou une pêche coopérative avec les mammifères marins et/ou faire exécuter une instruction à un mammifère marin et/ou tout autres opérations pouvant faire intervenir des mammifères marins.

L'invention est utilisée comme une interface d'interaction homme / machine / animal composée d'une console de visualisation aérienne et/ou sous marine et d'un ou plusieurs émetteur(s) / récepteur(s) aérien(s) et sous marin(s).

Dans un aspect, l'invention comprend un réseau de balises inter-connectées pouvant être fixées sur une ou des bouées et/ou équipées d'un système de positionnement GPS et/ou de capteurs environnementaux (température, pression,...), ces balises dialoguant entre elles et avec un ou plusieurs postes extérieurs, grâce à l'électronique et à l'informatique de contrôle, et/ou une communication filaire ou non (Bluetooth, GPRS , VHF, Ethernet, RS232,

GPS...). Dans un aspect, un dispositif central analyse les signaux reçus de chacune des balises inter-connectées en réseau et peut décider de faire sortir de leur mode autonome tout ou partie des balises afin de les mettre à jour ou de piloter leur comportement.

Dans un aspect, le système met en jeu les procédures appropriées pour un traitement en chaîne qui comprend les étapes suivantes :

- réception du signal

- identification de la source émettrice du signal

- analyse de la signification

- transmissions d'informations avec des dispositifs externes - sélection de la réponse à émettre ou de l'action à exécuter.

- élaboration de la réponse

- émission et/ou action.

La réponse et/ou l'action est choisie dans une table de référence en fonction de la source identifiée, de la signification du signal reçu et de la réaction à provoquer (attirance, répulsion ou initiation d'un dialogue ...), et/ou conçue par la balise elle-même grâce à son intelligence artificielle. Les signaux peuvent être adressés à des opérateurs humains pour leur transmettre des informations et/ou adressés à des groupes de mammifères marins pour modifier et/ou conditionner leur comportement, et/ou adressés à des systèmes robotiques, placés dans le champ de réception pour modifier le comportement de machines ou d'engins télécommandés. Il serait ainsi possible, aussi bien de détourner des mammifères marins de leur trajet (réaction d'évitement), que d'interrompre une activité humaine en cours (forage, travaux sismiques, pêche, ...), l'objectif étant d'harmoniser l'action de l'homme dans l'environnement aquatique pour réduire autant que possible les nuisances qu'elle peut engendrer. Dans un aspect, le traitement du signal fait intervenir des procédures d'analyse complexes qui dépassent l'état de l'art antérieur. L'invention propose d'analyser l'évolution dans le temps des informations codées dans les fréquences, les amplitudes et les rythmicités des signaux reçus en fractionnant un ou deux ou trois de ces paramètres puis détectant sur chaque portion un ou des événement(s) organisé(s) et/ou supérieur(s) à un seuil d'excitation. Avec un fractionnement large, le procédé ouvre son champ d'investigation pour optimiser la détection. Avec un fractionnement fin, la précision est plus forte : le procédé peut identifier les caractéristiques des événements détectés. Avec une fragmentation ciblée, le procédé restreint sa recherche à des caractéristiques et/ou des événements déterminés. Le procédé peut aussi bien déterminer les caractéristiques des signaux de mammifères marins (signaux de départ, de transition et d'arrivée, intensités, inflexions, intervalles de silence entre deux signaux, durées...), que rechercher dans les signaux des similitudes et/ou des oppositions et/ou des organisations intrinsèques au signal, propres à un individu ou à un groupe d'individus, intra spécifiques et/ou interspécifiques. Le procédé permet ainsi de caractériser de façon fine la nature de la source émettrice par exemple de reconnaître à quelle famille de mammifères

aquatiques appartient l'individu ou le groupe d'individus qui les émet, à quelle espèce, et à quel comportement typique ce signal particulier est associé (écholocation, orientation, exploration, chasse, prédation, mise en garde, fuite, comportements ludique, sexuel, maternel, grégaire, etc.). Dans un aspect, l'analyse du signal reçu intègre un bloc de calcul statistique qui complète la fonction de mesure et un bloc de décision qui compare le résultat du calcul statistique à un seuil défini comme le seuil de réponse. Le bloc de calcul statistique traite tous les événements d'un niveau d'amplitude suffisant pour les rendre distincts du bruit ambiant, et/ou des événements organisés qu'il reconnaît au fait que leur distribution statistique est éloignée d'une distribution aléatoire, c'est-à-dire n'est pas le résultat du hasard, et/ou des événements contenant des éléments identifiables, rythmés ou non, susceptibles de leur conférer une signification.

Dans un aspect, l'invention intègre la gestion de réception et/ou d'émission de signaux aériens. Les signaux acoustiques aériens reçus peuvent être les bruits associés à la respiration et aux souffles de mammifères marins en surface, et/ou le bruit généré par des sauts ou claquements de la nageoire caudale sur la surface de l'eau et/ou les bruits associés aux cris, aux vols et aux plongeons des oiseaux aquatiques et/ou les bruits de moteurs. Les signaux aériens émis peuvent aussi bien être destinés aux hommes (dresseurs, spectateurs, capitaines, marins, chef de chantier), aux machines (bateau...) et aux animaux (mammifères, oiseaux).

L'invention intègre donc bien un double système de réception, analyse, émission de signaux sous l'eau et/ou en surface à l'adresse des hommes, des machines et des animaux (mammifères marins ou oiseaux).

Dans un aspect, l'invention converti un son aérien en un son sous marins et réciproquement converti un son sous marin en un son aérien, et/ou convertit un son audible pour l'homme en un son audible pour un mammifère marin et réciproquement un son audible pour un mammifère marin en un son audible pour l'homme, et/ou convertit un son articulé en un son sifflé et réciproquement un son sifflé en un son articulé.

Dans un aspect, l'invention relie chaque son ou groupe de son émis ou reçus par les balises à un pictogramme et/ou image sur un écran de visualisation. L'activation du pictogramme et/ou de l'image entraînera l'émission du son auquel il est relié. Chaque pictogramme et/ou image et/ou son et/ou groupe de sons est relié à une ou des signification(s) particulière(s) : neutre, identification, attraction, dissuasion, répulsion, direction, objet, action, instruction et/ou tout autre type d'information.

Avec son double système émission/réception aérien/sous marins et son interface de visualisation, l'invention permet de lever les principaux obstacles à l'établissement d'un protocole de communication homme / mammifère marin. L'invention permet donc d'initier les bases d'un dialogue inter spécifique.

Dans un aspect, l'invention propose des balises pouvant être autonomes en énergie et couvrir leurs besoins à partir de procédés d'électrolyse de l'eau et/ou de type capteur solaire et/ou capteur de houle. Dans un aspect, l'invention propose de disposer d'une console et d'une station permettant de recharger les balises en énergie et/ou de les configurer ou reprogrammer par un système d'induction. Cette station de rechargement et de programmation peut être connectée à un ordinateur en réseau et transmettre par communication filaire ou non (Bluetooth, GPRS , VHF, Ethernet, RS232, GPS...).

Les figures annexées représentent un mode particulier de l'invention dans lesquelles :

- La figure 1 représente une bouée à deux balises selon l'invention

- La figure 2 présente un schéma de principe électronique de l'ensemble du système d'émission / réception selon l'invention

La figure 1 montre une bouée (13) portant une balise (11) sous l'eau (E) et une balise (12) au-dessus de la surface de l'eau (E) et donc dans l'air (A). La balise immergée (11) et la balise aérienne (12) dialoguent entre elles et sont contrôlées par une carte électronique (40) dont le schéma de principe est présenté en figure 2 qui contient l'ensemble de la chaîne d'émission et de réception. Les balises (11, 12) peuvent dialoguer avec un récepteur /émetteur distant (18). Selon l'invention, le système comprend un récepteur (20), un

étage d'amplification (21), et un ou plusieurs filtre(s) (22) ; il dialogue avec un processeur (30), à travers un ou plusieurs amplifιcateur(s) (23), et convertisseur(s) (24), un redresseur (25) et un intégrateur (26) relié soit directement, soit au travers d'un convertisseur (24); le système reçoit son énergie d'une alimentation (27) à travers un gestionnaire d'alimentation (28). Le microprocesseur (30) est connecté à un système d'enregistrement (29) et donne ses instructions à un émetteur (31) au travers d'un étage de commande (32) et d'un étage de puissance (33). Le processeur (30) reçoit des informations d'un ou plusieurs capteur(s) environnemental(-aux) (34) et peut communiquer avec des systèmes extérieurs, de même type ou non, au travers d'un ou plusieurs étages de communication (35).

La présente invention concerne un dispositif d'interaction hommes / machines / mammifères marins comprenant un écran de visualisation et/ou d'une ou plusieurs balises (11, 12) munie d'un ou plusieurs récepteur(s) (20) / émetteur(s) (31) de signaux aériens et/ou sous marins et pilotée par une carte électronique (40) qui analyse l'évolution dans le temps des informations codées dans les fréquences, les amplitudes et les rythmicités des signaux reçus en fractionnant un ou deux ou trois de ces paramètres puis détectant sur chaque portion un ou des événement(s) organisés, et/ou supérieur(s) à un seuil d'excitation, et/ou contenant des éléments identifiables, rythmés ou non, susceptibles de leur conférer une signification, le traitement de signal donne lieu ou non à une combinaison d'émissions de signaux et/ou d'actions sous marines et/ou aériennes de la balise, et/ou une action type communication à d'autres systèmes, et/ou une modification d'activité humaine. La présente invention concerne un dispositif d'interaction hommes / machines / mammifères marins caractérisé en ce que une bouée (13) maintient une première balise sous marine (11) sous l'eau (E) et une balise aérienne (12) dans l'air (A), la balise sous marine (11) et la balise aérienne (12) dialoguent entre elles et sont contrôlées par une carte électronique (40).

La présente invention concerne un dispositif d'interaction hommes / machines / mammifères marins caractérisé en ce que la carte

électronique comprend un récepteur (20), un étage d'amplification (21), et un ou plusieurs filtre(s) (22) ; il dialogue avec un processeur (30), à travers un ou plusieurs amplificateur(s) (23), et convertisseur(s) (24), un redresseur (25) et un intégrateur (26) relié soit directement, soit au travers d'un convertisseur (24); le système reçoit son énergie d'une alimentation (27) à travers un gestionnaire d'alimentation (28). Le processeur (30) est connecté à un système d'enregistrement (29) et donne ses instructions à un émetteur (31) au travers d'un étage de commande (32) et d'un étage de puissance (33). Le microprocesseur (30) reçoit des informations d'un ou plusieurs capteur(s) environnemental(-aux) (34) et peut communiquer avec des systèmes extérieurs, de même type ou non, au travers d'un ou plusieurs étages de communication (35).

La présente invention concerne un dispositif d'interaction hommes / machines / mammifères marins caractérisé en ce qu'il comprend un réseau de balises interconnectées pouvant être fixées sur une ou des bouée(s) (13) et/ou équipée(s) d'un système de positionnement GPS et/ou de capteurs environnementaux (température, pression,...), ces balises dialoguant entre elles et avec un ou plusieurs postes extérieurs, grâce à l'électronique et à l'informatique de contrôle, et/ou une communication filaire ou non (Bluetooth, GPRS , VHF, Ethernet, RS232, GPS...).

La présente invention concerne un dispositif d'interaction hommes / machines / mammifères marins caractérisé en ce qu'un dispositif central analyse les signaux reçus de chacune des balises inter-connectées en réseau et peut décider de faire sortir de leur mode autonome tout ou partie des balises afin de les mettre à jour ou de piloter leur comportement.

La présente invention concerne un dispositif d'interaction hommes / machines / mammifères marins caractérisé en ce que l'analyse des signaux acoustiques aériens reçus peuvent être les bruits associés à la respiration et aux souffles de mammifères marins en surface, et/ou le bruit généré par des sauts ou claquements de la nageoire caudale sur la surface de l'eau et/ou les bruits associés aux cris, aux vols et aux plongeons des oiseaux aquatiques et/ou les bruits de moteurs.

La présente invention concerne un dispositif d'interaction hommes / machines / mammifères marins caractérisé en ce que l'analyse du signal reçu intègre un bloc de calcul statistique qui complète la fonction de mesure et un bloc de décision qui compare le résultat du calcul statistique à un seuil défini comme le seuil de réponse. Le bloc de calcul statistique traite tous les événements d'un niveau d'amplitude suffisant pour les rendre distincts du bruit ambiant et/ou des événements organisés qu'il reconnaît au fait que leur distribution statistique est éloignée d'une distribution aléatoire, c'est-à-dire n'est pas le résultat du hasard, et/ou des événements contenant des éléments identifiables, rythmés ou non, susceptibles de leur conférer une signification.

La présente invention concerne un dispositif d'interaction hommes / machines / mammifères marins caractérisé en ce qu'une console et une station permettent de recharger les balises en énergie et/ou de les configurer ou reprogrammer par un système d'induction. Cette station de rechargement et de programmation peut être connectée à un ordinateur en réseau et transmettre par communication filaire ou non (Bluetooth, GPRS , VHF, Ethernet, RS232, GPS...).

La présente invention concerne un procédé d'interaction hommes / machines / mammifères marins caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :

- Une étape de réception des signaux provenant du milieu aquatique et/ou du milieu aérien - Une étape d'identification du signal pour déterminer la nature de la source émettrice par analyse de l'information codée dans les fréquences, les amplitudes et les rythmicités des signaux reçus en fractionnant un ou deux ou trois de ces paramètres puis détectant sur chaque portion un ou des événement(s) organisés, et/ou supérieur(s) à un seuil d'excitation, et/ou contenant des éléments identifiables, rythmés ou non, susceptibles de leur conférer une signification

- Une étape de communication, avec un système centralisé et/ou avec d'autres systèmes du même type

- Une étape d'analyse et de sélection de réponse à donner en fonction des signaux reçus - Une étape d'émission de réponses adressées à la fois aux hommes, aux machines et aux mammifères marins

On voit bien que de nombreuses variantes éventuellement susceptibles de se combiner peuvent ici être apportées sans jamais sortir du cadre de l'invention tel qu'il est défini ci-après.