L'invention concerne le domaine de la détection d'objets. La notion de détection est à prendre au sens large, elle permet plus particulièrement de localiser des objets.

L'invention a pour objet plus particulièrement un procédé de caractérisation d'un système disposé dans un milieu.

État de la technique

Dans le domaine de la détection d'objets, il a déjà été utilisé des techniques utilisant des signaux acoustiques se propageant dans un liquide.

Le document « Using Océan Ambient Noise for Array Self-Localization and Self-Synchronization » de Karim G. Sabra et al. tiré de IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 30, NO 2, d'avril 2005 décrit comment évaluer des temps de vol entre des éléments situés au fond de l'océan. Cependant, une telle étude est très longue (enregistrements réalisés sur plusieurs signaux enregistrés en continus pendant 2.5 semaines) et se focalise uniquement à la localisation des éléments capteurs de signaux.

Il résulte un besoin de développer un procédé de caractérisation plus complet et permettant notamment d'accélérer la caractérisation. Objet de l'invention

Le but de la présente invention est de proposer une solution qui remédie à tout ou partie des inconvénients listés ci-dessus.

On tend vers ce but grâce à un procédé de caractérisation d'un système disposé dans un milieu, ledit système comportant au moins un premier objet apte à émettre une onde à propager dans le milieu, et une pluralité de deuxièmes objets chacun apte à enregistrer, au niveau dudit deuxième objet, un signal représentatif de la propagation de l'onde émise dans le milieu, ledit procédé comprenant :

- une étape d'émission de l'onde dans le milieu par ledit au moins un premier objet, et - une étape de localisation desdits deuxièmes objets et dudit au moins un premier objet utilisant des signaux enregistrés par lesdits deuxièmes objets, lesdits signaux enregistrés étant représentatifs chacun de la propagation de la même onde émise.

Avantageusement, l'étape de localisation comporte les étapes suivantes : - un enregistrement par chacun des deuxièmes objets d'un signal correspondant représentatif de la propagation de l'onde émise, chacun des signaux enregistrés comprenant au moins une coda résultante de la propagation de l'onde émise dans le milieu, - une estimation du positionnement desdits deuxièmes objets en utilisant les codas des signaux enregistrés par lesdits deuxièmes objets,

- une estimation du positionnement dudit au moins un premier objet à partir d'au moins deux des signaux enregistrés.

En outre, le procédé peut comporter une étape de formation d'au moins un couple de deuxièmes objets, ou d'une pluralité de couples de deuxièmes objets, de telle sorte que chaque deuxième objet appartienne à au moins un couple, et l'étape d'estimation du positionnement desdits deuxièmes objets peut comporter, pour chaque couple, une étape de détermination de la distance séparant les deux deuxièmes objets dudit couple utilisant les codas des signaux enregistrés par lesdits deux deuxièmes objets dudit couple.

Selon un mode de réalisation, l'étape de détermination de la distance séparant les deux deuxièmes objets d'un même couple comporte les étapes suivantes :

- une extraction d'une première coda à partir du signal enregistré par l'un desdits deux deuxièmes objets dudit couple,

- une extraction d'une deuxième coda à partir du signal enregistré par l'autre desdits deux deuxièmes objets dudit couple,

- une corrélation des première et deuxième codas, une utilisation de ladite corrélation pour déterminer la distance séparant lesdits deux deuxièmes objets du même couple.

Selon un perfectionnement, l'étape d'utilisation de ladite corrélation comporte les étapes suivantes : - l'application d'une dérivée troisième à ladite corrélation,

- l'utilisation du résultat de ladite dérivée troisième pour déterminer la distance de séparation entre lesdits deux deuxièmes objets du même couple.

Avantageusement, l'étape d'utilisation du résultat de ladite dérivée troisième consiste à isoler un argument maximal fonction du résultat de ladite dérivée troisième, notamment à partir d'une application d'une identité de Ward audit résultat de ladite dérivée troisième, cet argument maximal étant égal à la distance séparant lesdits deux deuxièmes objets du même couple divisée par la vitesse de propagation de l'onde émise dans le milieu.

Par exemple, les distances de séparation des deuxièmes objets de chaque couple étant déterminées, l'étape d'estimation du positionnement desdits deuxièmes objets utilise chacune desdites distances de séparation déterminées pour estimer ledit positionnement. Avantageusement, le procédé comporte une étape d'initialisation dans laquelle deux deuxièmes objets étalons sont disposés dans le milieu de telle sorte que la distance les séparant soit connue, et il comporte une étape de détermination de la vitesse de propagation de l'onde émise dans le milieu utilisant le résultat de la dérivée troisième associée auxdits deux deuxièmes objets étalons de sorte à isoler l'argument maximal fonction dudit résultat de ladite dérivée troisième, la vitesse de propagation à déterminer étant égale à la distance connue séparant lesdits deux deuxième objets étalons divisée par ledit argument maximal.

Préférentiellement, l'étape de formation de la pluralité de couples est telle qu'il en résulte la formation de C% couples distincts avec n le nombre de deuxièmes objets contenus dans la pluralité de deuxièmes objets.

L'étape de positionnement dudit au moins un premier objet peut comporter la détermination d'au moins un hyperboloïde représentatif d'une surface dans laquelle ledit au moins un premier objet se situe à partir desdits au moins deux des signaux enregistrés.

En particulier, le procédé peut comporter, pour chaque signal enregistré, une étape de traitement dudit signal enregistré permettant simultanément d'extraire d'une part la coda, et d'autre part une partie de signal dépourvue de la coda, de telle sorte que la coda extraite participe à estimer le positionnement des deuxièmes objets et que ladite partie de signal dépourvue de la coda participe à estimer le positionnement dudit au moins un premier objet. L'étape d'émission (E1 ) par ledit au moins un premier objet de l'onde dans le milieu peut être telle que l'onde émise est une onde sismique ou acoustique.

L'Invention est aussi relative à un système destiné à être disposé dans un milieu, ledit système comportant au moins un premier objet configuré de sorte à émettre une onde, et une pluralité de deuxièmes objets configurés de sorte à enregistrer, chacun à leur niveau, un signal représentatif de la propagation de l'onde émise dans le milieu. Ce système comporte en outre un module configuré de sorte à localiser lesdits deuxièmes objets et ledit au moins un premier objet en utilisant des signaux enregistrés par lesdits deuxièmes objets, lesdits signaux enregistrés étant représentatifs chacun de la même onde émise par ledit au moins un premier objet.

Description sommaire des dessins

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 illustre schématiquement un système à caractériser placé dans un milieu,

- la figure 2 représente schématiquement des étapes d'un procédé de caractérisation selon un mode d'exécution particulier de l'invention,

- la figure 3 illustre différentes composantes d'une onde se propageant dans un milieu,

- la figure 4 illustre deux signaux superposés dans le temps, le premier signal, celui du haut, représente l'amplitude du signal enregistré en volts en fonction du temps, et le deuxième signal, celui du bas, représente la traduction du signal du dessus en puissance instantanée en dB en fonction du temps,

- la figure 5 est un exemple particulier d'un signal représentatif de la propagation de l'onde émise et enregistré par un deuxième objet, - la figure 6 représente une utilisation particulière du résultat de la dérivée troisième de la corrélation de deux signaux enregistrés par deux deuxièmes objets distincts, on peut voir ici la variation de l'amplitude normalisée en fonction du temps.

Description de modes préférentiels de l'invention

Le procédé décrit ci-après diffère de l'art antérieur en ce qu'il propose d'utiliser une même onde, notamment issue d'une source impulsionnelle, pour déterminer la position de capteurs et la position d'une source d'émission de ladite même onde.

En particulier, comme illustré en figure 1 , le procédé permet de caractériser un système 100 disposé dans un milieu 1 . Le milieu 1 est tel qu'il permet la propagation d'une onde, notamment une onde acoustique ou sismique (ou plus généralement mécanique). Le milieu 1 peut être linéaire, homogène, dissipatif, solide, fluidique ou encore faiblement hétérogène. L'onde se propageant dans le milieu 1 se caractérise notamment par une vitesse de propagation dans ledit milieu 1 .

Le système 100 comporte au moins un premier objet 101 apte à émettre une onde à propager dans le milieu 1 . Le premier objet est aussi appelé source. En outre, le système 100 comporte une pluralité de deuxièmes objets 102 chacun apte à enregistrer, au niveau dudit deuxième objet 102, un signal représentatif de la propagation de l'onde émise dans le milieu 1 . Ce signal représentatif de la propagation de l'onde peut par exemple être une mesure de l'amplitude d'un champ de pression au point de mesure d'un milieu de propagation acoustique. Chaque deuxième objet 1 02 est aussi appelé capteur. Le signal enregistré par chaque deuxième objet 1 02 correspond à la propagation de l'onde émise par ledit premier objet et vue par ledit deuxième objet. Les deuxièmes objets 1 02 sont disposés à des endroits distincts les uns des autres de sorte à ne pas enregistrer la même chose. De plus, pour une localisation d'une source (c'est-à-dire du premier objet) dans un espace à n dimension(s) on aura n+1 deuxièmes objets non coplanaires.

Les deuxièmes objets 1 02 peuvent être des capteurs vectoriels (par exemple un accéléromètre triaxial pour la mesure d'ondes sismiques), dans ce cas l'orientation des différents deuxièmes objets 102 est différente.

Le procédé de caractérisation comporte, comme illustré en figure 1 , une étape d'émission E1 de l'onde dans le milieu 1 par ledit au moins un premier objet 1 01 , et une étape de localisation E2 desdits deuxièmes objets 1 02 et dudit au moins un premier objet 1 01 utilisant des signaux enregistrés par lesdits deuxièmes objets 1 02, lesdits signaux enregistrés étant représentatifs chacun de la propagation de la même onde émise.

On comprend donc qu'à partir d'une seule onde émise, on peut déterminer/estimer la position, de « préférence relative ou absolue », des deuxièmes objets 1 02 puis la position dudit au moins un premier objet 1 01 par rapport auxdits deuxièmes objets 102. Par « position relative », on entend que les positions des deuxièmes objets et du premier objet sont connues les unes par rapport aux autres sans qu'un référentiel fixe (par exemple le référentiel terrestre) soit connu. Par « position absolue », on entend que la localisation permet de positionner les deuxièmes objets et le premier objet dans un référentiel prédéterminé (par exemple le référentiel terrestre). De préférence, il existe un lien de causalité entre la localisation des deuxièmes objets et du premier objet. En ce sens, il est préférable que la localisation du premier objet ne se fasse que lorsqu'une condition est vérifiée. Cette condition peut, par exemple, correspondre à une validation que tous les deuxièmes objets ont été localisés. Cette condition peut être reliée au fait que si on se place dans un repère absolu (i.e. non relatif au réseau de capteurs) alors on ne peut pas déterminer la position d'une source sans avoir au préalable déterminé la position des capteurs.

De préférence, cette onde est émise par une source impulsionnelle (en temps) et ponctuelle (en espace - ponctuelle signifie dont les dimensions sont négligeables devant celles du milieu), c'est-à-dire qu'elle est de durée très courte limitée dans le temps, préférentiellement comprise de quelques millisecondes. En fait, la durée est fonction de la fréquence d'acquisition (c'est-à-dire d'enregistrement) des deuxièmes objets. Par exemple, pour une fréquence d'acquisition de 44.1 kHz, l'impulsion doit préférentiellement avoir une largeur de bande de 44.1 /2 kHz donc une durée d'au plus 45 με.

Une onde impulsionnelle peut, par exemple, être un claquement de main, le choc d'un objet sur le sol, etc. II résulte de l'utilisation d'une même onde émise une rapidité de caractérisation, notamment très peu consommatrice en source de courant. Le procédé de caractérisation peut donc facilement être embarqué, notamment dans le cadre de deuxièmes et de premier objets autonomes. L'étape d'émission E1 par ledit au moins un premier objet 101 de l'onde dans le milieu 1 est telle que l'onde émise, notamment impulsionnelle, peut être une onde sismique (ou plus généralement une onde mécanique), ou encore une onde acoustique.

Dans le cas où le milieu est solide et homogène, l'onde émise est préférentiellement sismique et on s'intéresse aux ondes primaires ou secondaires.

Dans le cas où le milieu est faiblement hétérogène, le procédé décrit dans la présente description est toujours valable mais sera moins précis. La notion de « faiblement hétérogène » peut être précisée en considérant la vitesse de propagation dans le milieu v qui dépend normalement de l'espace v(x) où x parcours l'espace. Faiblement hétérogène est formalisable par v(x) ~ v pour tout x dans l'espace.

Selon un exemple de réalisation particulier, l'étape de localisation E2 comporte les étapes suivantes :

- un enregistrement E2-1 par chacun des deuxièmes objets 102 d'un signal correspondant représentatif de la propagation de l'onde émise, chacun des signaux enregistrés comprenant au moins une coda résultante de la propagation de l'onde émise dans le milieu 1 ,

- une estimation E2-2 du positionnement desdits deuxièmes objets 102 en utilisant les codas des signaux enregistrés par lesdits deuxièmes objets 102, une estimation E2-3 du positionnement dudit au moins un premier objet à partir d'au moins deux des signaux enregistrés, de préférence dépourvus chacun de sa coda. Chaque deuxième objet 102 peut enregistrer en continu, dans ce cas une phase amont consistera à détecter la présence du signal souhaité pour l'extraire de l'enregistrement. En fait, l'onde se propage entre un premier point source (ici le premier objet 101 ) et chaque point capteur (ici un des deuxième objets 102). Lorsqu'au premier point une impulsion est émise (par exemple une onde acoustique), l'onde va se propager dans le milieu 1 . Cette onde émise va se réfléchir sur les parois et se diffuser via les hétérogénéités. Comme l'illustre la figure 3, la propagation vue par le deuxième point peut se traduire par un signal comportant trois composantes. La première composante td représente le temps de vol entre les deux points, la deuxième composante tp _rec représente les premières réflexions de l'onde dans le milieu, et la troisième composante tdift représente une phase où tous les instants d'arrivées ne sont plus séparables. La coda correspond à cette troisième composante tdi _f t . On notera l'existence d'une quatrième composante correspondant au retour au bruit ambiant et non représentée sur cette figure 2. On comprend qu'il résulte de l'étape utilisant lesdites codas un besoin d'extraire la coda d'un signal enregistré si l'on veut par la suite limiter les ressources de calcul. L'extraction d'une coda peut se faire comme illustré en figure 4 à partir de seuils basés sur la puissance du signal enregistré. Sur la figure 4, le graphique supérieur représente l'amplitude du signal en volts en fonction du temps tel qu'enregistré, et le graphique inférieur représente l'amplitude du même signal en terme de puissance instantanée (dB) en fonction du temps. La puissance instantanée dudit signal enregistré présente une puissance instantanée maximale Pmax au niveau d'un instant déterminé tdet après cet instant déterminé tdet la puissance instantanée va progressivement diminuer, on choisit alors d'isoler un premier instant ti associé audit signal enregistré dont la puissance instantanée est préférentiellement égale à sensiblement 2/3 de la puissance instantanée maximale et un deuxième instant t2 associé audit signal enregistré dont la puissance instantanée est préférentiellement égale à sensiblement 1 /3 de la puissance instantanée maximale. Les instants t1 et t2 sont postérieurs à l'instant déterminé décrit ci-dessus. Ensuite, il suffit de reprendre le signal tel qu'enregistré et d'extraire la partie de signal entre t1 et t2 qui correspond alors à la coda.

Bien que la méthode utilisant les puissances pour extraire une coda d'un signal ait été décrite, l'homme du métier pourra utiliser toute autre méthode connue. Selon un perfectionnement, le procédé comporte une étape de formation d'au moins un couple de deuxièmes objets 102, ou d'une pluralité de couples de deuxièmes objets 102, de telle sorte que chaque deuxième objet 102 appartienne à au moins un couple. L'étape d'estimation E2-2 du positionnement desdits deuxièmes objets 102 comporte, pour chaque couple, une étape de détermination de la distance séparant les deux deuxièmes objets 102 dudit couple utilisant les codas des signaux enregistrés par lesdits deux deuxièmes objets 102 dudit couple.

On comprend alors que lorsque l'on connaît les distances séparant chaque couple de deuxièmes objets, on est capable de remonter facilement à un positionnement relatif des deuxièmes objets 102 les uns par rapport aux autres. Préférentiellement, si on dispose de deuxièmes objets déjà localisés (appelés ancres ou balises) dans un repère prédéterminé, alors on peut localiser les deuxièmes objets 102 dans I repère prédéterminé dit absolu qui est celui des balises. Plus particulièrement, l'étape de détermination de la distance séparant les deux deuxièmes objets 102 d'un même couple peut comporter une étape d'extraction d'une première coda Sa à partir du signal enregistré par l'un desdits deux deuxièmes objets 102 dudit couple, et une étape d'extraction d'une deuxième coda Sb à partir du signal enregistré par l'autre desdits deux deuxièmes objets 102 dudit couple. La figure 5 illustre l'amplitude du signal enregistré par l'un des deux deuxièmes objets au cours du temps. En utilisant la méthode des puissances décrites ci-dessus, on va chercher des valeurs ti et t ₂ à appliquer aux deux signaux enregistrés associés audit couple. On peut alors appliquer la méthode des puissances sur l'un des signaux enregistrés et les instants t1 et t2 déterminés à partir de ce signal enregistré sont appliqués aux deux signaux enregistrés du couple. Alternativement, on applique la méthode des puissances sur les deux signaux enregistrés et les instants t1 et t2 retenus correspondent aux bornes d'une plage temporelle de recouvrement d'une première plage définie par les instants t1 et t2 associés à l'un des signaux enregistrés et d'une deuxième plage définie par les instants t1 et t2 associés à l'autre des signaux enregistrés. Après avoir extraite les première et deuxième codas Sa, Sb, il est mis en œuvre une étape de corrélation des première et deuxième codas, notamment en utilisant la formule suivante :

Avec Ca, b ( ) le résultat de la corrélation. On comprend donc l'intérêt de l'extraction des codas pour limiter les calculs lors de la corrélation.

De manière générale, les calculs effectués dans le cadre de la présente invention ont permis de valider le fait que la partie impaire de la réponse impulsionnelle entre deux deuxièmes objets 102 d'un couple était proportionnelle à la dérivée troisième du résultat de la corrélation. Plus particulièrement, la théorie, vérifiée expérimentalement, montre que l'on retrouve la partie impaire de la RI - Réponse impulsionnelle - (définie par IMP_RI(t) = 1 /2 ^* (RI(t) - Rl(-t)) et non pas la RI elle-même. Pour une RI causale (i.e. nulle au temps négatif) on retrouve facilement la RI à partir de sa partie impaire. Dans un autre cas (assez rare), la partie impaire de la RI ne suffit pas pour reconstruire la RI.

Ainsi, l'étape de détermination de la distance séparant les deux deuxièmes objets 102 d'un même couple peut comporter une utilisation de ladite corrélation pour déterminer ladite distance, notamment cette utilisation comporte une étape d'application d'une dérivée troisième à ladite corrélation, suivie d'une étape d'utilisation du résultat de ladite dérivée troisième pour déterminer la distance de séparation entre lesdits deux deuxièmes objets 102 du même couple. La figure 6 illustre un signal fonction du résultat de la corrélation de deux signaux enregistrés. L'argument maximal du signal de la figure 6 est de préférence égal à la distance séparant les deux deuxièmes objets 102 du même couple divisée par la vitesse de propagation de l'onde émise dans le milieu. Si le milieu est connu, alors la vitesse de propagation l'est et donc il est aisé de remonter à la valeur de la distance séparant les deux deuxièmes objets du même couple. Autrement dit, l'étape d'utilisation du résultat de ladite dérivée troisième consiste à isoler un argument maximal fonction du résultat de ladite dérivée troisième, notamment à partir d'une application d'une identité de Ward audit résultat de ladite dérivée troisième, cet argument maximal étant égal à la distance séparant lesdits deux deuxièmes objets du même couple divisée par la vitesse de propagation de l'onde émise dans le milieu. En particulier, à partir du résultat de la dérivée troisième, il est réalisé une reconstruction de la réponse impulsionnelle entre les deux deuxièmes objets 102 dudit couple, notamment en utilisant une identité de Ward, et l'argument maximal est déterminé à partir de ladite reconstruction. L'identité de Ward a été donnée ici à titre d'exemple, l'homme du métier peut aussi utiliser l'intégrale présentant un maximum sur le temps de vol.

L'utilisation de la dérivée troisième n'est qu'un exemple préféré. En ce sens, il est possible d'utiliser tout estimateur qui, appliqué à la corrélation permet d'estimer le temps de vol. De manière plus générale, on comprend alors que le procédé peut comprendre une utilisation de ladite corrélation pour déterminer la distance séparant lesdits deux deuxièmes objets 102 du même couple, et cette utilisation de la corrélation peut utiliser la dérivée troisième.

On aura compris de ce qui a été dit ci-dessus que l'on cherche à déterminer la distance entre deux deuxièmes objets 102 en utilisant préférentiellement la réponse impulsionnelle entre lesdits deux deuxièmes objets 102, typiquement, cette réponse s'écrit :

où ⁰ indique une relation de proportionnalité, l'invention n'a en effet pas besoin du facteur d'amplitude devant la distribution de δ qui indique un retard pur égal à d{A,B) I i où d{A,B) est la distance euclidienne entre les points A et B (respectivement les deux deuxièmes objets 102 d'un même couple). La fonction R est nulle pour temps inférieur à d{A,B) I v . Elle est souvent représentative des réflexions sur les obstacles et les interfaces du milieu de propagation.

L'équation (1 ) peut-être une approximation, la condition nécessaire est que l'argument maximal de h(A,B,t) soit localisé en d{A,B) I v.

Par conséquent, le procédé pour lequel la réponse impulsionnelle vérifie (1 ) permet, à vitesse de propagation connue ou estimée, de déterminer la distance d(A,B) en formant le produit entre l'argument maximal de h(A,B,t) et v.

Une fois que les distances de séparation des deuxièmes objets 102 de chaque couple sont déterminées, l'étape d'estimation du positionnement E2-2 desdits deuxièmes objets 102 utilise chacune desdites distances de séparation déterminées pour estimer ledit positionnement desdits deuxièmes objets. Le positionnement est relatif si aucune position absolue des deuxièmes objets 102 n'est connue. Si certains deuxièmes objets 102 ont une position connue par rapport à un référentiel défini (par exemple le référentiel terrestre) alors il est possible d'estimer le positionnement de d'autres deuxièmes objets 102 dans ce même référentiel défini.

Dans la présente description, pour chaque couple de deuxièmes objets, la distance de séparation déterminée entre lesdits deux deuxièmes objets dudit couple est préférentiellement une distance euclidienne. L'homme du métier saura parfaitement, à partir des distances de séparation, remonter à l'estimation du positionnement de chacun des deuxièmes objets du système. Ce point ne sera donc pas décrit en détail.

Nous nous sommes basés ci-dessus dans le cas particulier où la vitesse de propagation de l'onde émise dans le milieu est connue. Si ce n'est pas le cas, il va falloir la déterminer. Dans ce cas, le procédé comporte une étape d'initialisation dans laquelle deux deuxièmes objets étalons (appartenant à la pluralité de deuxièmes objets définie ci-dessus) sont disposés dans le milieu de telle sorte que la distance les séparant soit connue. Dès lors, le procédé comporte une étape de détermination de la vitesse de propagation de l'onde émise dans le milieu utilisant le résultat de la dérivée troisième associée auxdits deux deuxièmes objets étalons de sorte à isoler l'argument maximal fonction dudit résultat de ladite dérivée troisième (notamment à partir d'une réponse impulsionnelle entre lesdits deux deuxièmes objets étalons reconstruite à partir dudit résultat de ladite dérivée troisième), la vitesse de propagation à déterminer étant égale à la distance connue séparant lesdits deux deuxième objets étalons divisée par ledit argument maximal. Ensuite, la vitesse de propagation ayant été déterminée, la distance de séparation associée à chaque couple de deuxièmes objets non étalons peut être utilisée comme décrit ci-dessus pour estimer les distances de séparation entre lesdits deuxième objets de chaque couple de deuxièmes objets non étalons.

Selon un perfectionnement, l'étape de formation de la pluralité de couples est telle qu'il en résulte la formation de C% couples distincts avec n le nombre de deuxièmes objets 102 contenus dans la pluralité de deuxièmes objets 1 02. Avec un tel ensemble de couples, il est possible d'assurer un positionnement adéquat de chacun des deuxièmes objets 1 02. On a traité ci-dessus l'étape d'estimation du positionnement de chacun des deuxièmes objets, passons à présent à l'étape d'estimation du positionnement E2-3 dudit au moins un premier objet 101 . Cette dernière étape E2-3 comporte la détermination d'au moins un hyperboloïde représentatif d'une surface dans laquelle ledit au moins un premier objet

101 se situe à partir desdits au moins deux des signaux enregistrés. L'utilisation d'un hyperboloïde permet de déterminer le positionnement dudit au moins un premier objet 101 dans une zone en particulier. En ce sens, pour raffiner le positionnement dudit au moins un premier objet jusqu'à une position locale précise, on va chercher à utiliser les données (les signaux enregistrés) d'une pluralité de couples de deuxième objets

102 de sorte à générer une pluralité d'hyperboloïdes de localisation. L'intersection des hyperboloïdes de la pluralité d'hyperboloïdes permet alors une localisation précise dudit au moins un premier objet 101 . Plus particulièrement, pour estimer la position dudit au moins un premier objet 101 , on va chercher à estimer la différence de temps d'arrivée de l'onde émise à partir dudit au moins un premier objet 101 entre chaque couple de deuxièmes objets 102 du système qui écoutent le premier objet. Cette estimation de différence de temps d'arrivée s'établit principalement par calcul de l'argument maximal de l'inter-corrélation des signaux enregistrés par les deuxièmes objets 102 d'un même couple. Cette méthode est la plus utilisée mais il existe d'autres méthodes pour estimer cette différence de temps de vol. Ces différences de temps d'arrivée sont converties en différences de distance via la multiplication par la vitesse de propagation v supposée connue. Pour un couple de deuxièmes objets 102, cette différence de distances (euclidiennes) précise sur quel hyperboloïde est localisé le premier objet correspondant. La fusion de toutes les différences de distances permet de remonter à la position absolue dudit au moins un premier objet, relativement au repère dans lequel les positions des deuxièmes objets 102 sont connues.

Pour déterminer la position dudit au moins un premier objet à partir d'hyperboloïde(s), l'homme du métier peut, outre ce qui a été dit ci- dessus, utiliser les enseignements du document « A simple and Efficient Estimator for Hyperbolic Location » de Y. T. Chan et al publié dans IEEE Transactions on signal processing, vol. 42, NO. 8, Août 1994.

On comprend de tout ce qui a été dit ci-dessus que le procédé peut comporter, pour chaque signal enregistré, une étape de traitement dudit signal enregistré permettant simultanément d'extraire d'une part la coda, et d'autre part une partie de signal dépourvue de la coda, de telle sorte que la coda extraite (préférentiellement seulement la coda extraite) participe à estimer le positionnement des deuxièmes objets 102 et que ladite partie de signal dépourvue de la coda (préférentiellement seulement ladite partie de signal dépourvue de la coda) participe à estimer le positionnement dudit au moins un premier objet 101 .

Cette étape de traitement a pour but de limiter la taille des parties de signaux à analyser pour d'une part estimer le positionnement de chacun des deuxièmes objets 102 et d'autre part chaque premier objet 101 . En effet, elle consiste à retirer les parties du signal qui ne sont pas utiles en vue de limiter les opérations par la suite.

La localisation par hyperboloïde à partir de signaux enregistrés par un couple de deuxièmes objets 102 met généralement en œuvre une étape de corrélation des deux signaux enregistrés d'un même couple. En ce sens, sachant que la coda n'apporte rien à la détermination de la position du premier objet, n'utiliser que les parties des signaux enregistrés en amont des codas limite les temps de calcul dus à la corrélation.

Ceci peut être quantifié dans le cas le plus pessimiste. La localisation de du premier objet se fait en utilisant les différences de temps de vol entre les signaux utiles corrélés. Une corrélation entre deux signaux de N points coûte environ N ^* log(N) opérations. Par conséquent, si on note N le nombre d'échantillons total du signal et N∞da le nombre d'échantillons de la coda alors le nombre d'échantillons du signal utile et le facteur de diminution du temps de calcul s'écrit : J _ N N cod .a lo o*(>N - N cod ,a )

N log(N)

Si le signal corrélé est échantillonné à 44.1 kHz. On a N = 1 10250 et N - Ncoda = 22050, le temps de calcul présente alors un facteur de diminution G d'environ 17%.

Il a été évoqué à plusieurs reprises des calculs ou des traitements réalisés sur les signaux enregistrés. Par exemple, chaque deuxième objet 102 transmet son signal enregistré ainsi qu'un identifiant unique au sein du système à une unité maîtresse extérieure qui va traiter lesdits signaux enregistrés de la manière telle que décrite dans la présente description en vue d'estimer la position des deuxièmes objets 102 et de chaque premier objet 101 . Il résulte de cet exemple que le système comporte l'unité maîtresse et un système de communication permettant l'échange de données (signal enregistré et identifiant) entre chaque deuxième objet 102 et l'unité maîtresse.

Alternativement l'unité maîtresse décrite ci-dessus peut être le premier objet 101 ou l'un des deuxièmes objets 102. Selon une mise en œuvre particulière, chaque couple de deuxièmes objets 102 est configuré de telle sorte que l'un des deux objets du couple reçoit des données de l'autre objet dudit couple de sorte à déterminer lui- même la distance de séparation entre lesdits deux deuxièmes objets dudit couple.

On comprend alors que l'homme du métier, en fonction des ressources à sa disposition pourra favoriser l'endroit où sont réalisées les différentes étapes du procédé.

L'invention est aussi relative à un système 100 destiné à être disposé dans un milieu 1 , ledit système comportant au moins un premier objet 101 configuré de sorte à émettre une onde, et une pluralité de deuxièmes objets 102 configurés de sorte à enregistrer, chacun à leur niveau, un signal représentatif de la propagation de l'onde émise dans le milieu 1 . Le système comporte en outre un module configuré de sorte à localiser lesdits deuxièmes objets 102 et ledit au moins un premier objet 101 en utilisant des signaux enregistrés par lesdits deuxièmes objets 102, lesdits signaux enregistrés étant représentatifs chacun de la même onde émise par ledit au moins un premier objet.

De manière générale, on aura compris que la présente invention consiste à utiliser le même signal (la même onde) émis par au moins un premier objet, formant préférentiellement une source impulsionnelle, dans un milieu de propagation pour lequel l'onde propagée sera composée d'une coda.

Selon un premier exemple, deux deuxièmes objets 102 et un premier objet 101 sont disposés selon une variété de dimension 1 de nature connue (par exemple une droite). Dans ce cas, il est possible de remonter à un positionnement précis des premier et deuxièmes objets 101 , 102 à partir de seulement deux signaux enregistrés par lesdits deuxièmes objets 102. Selon un deuxième exemple, les deuxièmes objets 102 sont disposés dans une variété courbée. Dès lors, les distances de séparation déterminées ne sont plus euclidiennes mais géodésiques. Dans ce cas on peut avoir :

- soit trois deuxièmes objets 102 non alignés si ces derniers et le premier objet 101 sont sur une variété de dimension 2 connue (un plan par exemple),

- soit quatre deuxièmes objets 102 non coplanaires si les deuxièmes objets 102 et le premier objet 101 sont placés dans un espace tridimensionnel.

Le procédé de caractérisation peut fonctionner sur toute variété dans laquelle une source impulsionnelle crée une coda et que cette variété est un milieu de propagation linéaire. Le cas d'un milieu tridimensionnel est un exemple de variété plane Euclidienne. Le cas d'une sphère tridimensionnelle est un exemple de variété 2D. Formellement, ce procédé peut fonctionner lorsque la géométrie de la variété est connue (espace 3D, sphère, cylindre, etc.). Encore plus formellement, connaître la géométrie c'est connaître la métrique Riemannienne associée à cette variété.

De manière générale applicable à tout ce qui a été dit ci-avant, un deuxième objet 102 peut comporter tout ou partie des éléments suivants :

- une intelligence embarquée (par exemple un microcontrôleur),

- une alimentation,

- des composants passifs, une électronique de gestion d'alimentation et de conditionnement des éléments dudit deuxième objet,

un module de communication (pour un nœud non filaire par exemple),

un packaging pour faciliter l'intégration dans le milieu et résister aux contraintes associées,

un organe de mesure sensible (par exemple un capteur) à l'onde émise par le ou les premiers objets notamment source impulsionnelle (par exemple, un microphone notamment de type OMNI de PRO SIGNAL pour une onde émise acoustique, ou par exemple un accéléromètre pour une onde émise sismique).

Le procédé de caractérisation décrit ci-avant peut être utilisé dans le cadre de la surveillance de structures pour, d'une part, des anomalies qui génèrent des sources impulsionnelles : fuites d'eau dans des plomberies industrielles, chutes d'objets, rupture d'un câble, etc. et, d'autre part, des structures dont la géométrie est évolutive (câble de pont, poutre, tôle d'une aile d'avion, etc.). Dans ce cadre, il est à la fois nécessaire de relocaliser le réseau (les deuxièmes objets), notamment au cours du temps, et de localiser l'anomalie (assimilée comme étant le premier objet).

Une fois localisé le réseau (les deuxièmes objets localisés) permet la localisation de la source (premier objet) mais également une capture du contexte : température, pression ainsi dans le cadre de détection d'une rupture par exemple ce procédé détecte puis localise la source mais précise également quel était l'état de l'environnement lorsque cela s'est produit.