DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

[0001] L'invention se rapporte à un procédé et à un équipement de reconnaissance de détonations provoquées par des coups de feu, dans des espaces clos ou ouverts, par un filtrage sélectif de ces détonations.

[0002] La détection des détonations, « détonation » étant pris au sens de propagation d'un son émis par une source de type arme à feu, relève du domaine de la sécurité de lieux sensibles. En effet, elle vise à qualifier les sons de type coups de feu d'autres bruits ambiants, par exemple des bruits de fond d'une cour de récréation ou d'un rassemblement de personnes, comme un concert ou une manifestation. Cette qualification se rapporte au type de son émis ainsi qu'à leur localisation, et ces informations sont transmises à des centres ou à des personnes afin de procéder éventuellement aux interventions appropriées.

[0003] Les signaux sonores sont en général détectés par plusieurs capteurs acoustiques. La nature des sons peut alors être évaluée par comparaison entre des signatures spectrales des signaux fournis par les capteurs à l'unité centrale et des signatures d'une base de données en liaison avec l'unité centrale. Une localisation des sons peut également être effectuée par un traitement des signaux captés dans l'unité centrale suivant la position des capteurs, par exemple par triangulation. ÉTAT DE LA TECHNIQUE

[0004] Cette détection traditionnelle n'est pas satisfaisante dans le contexte actuel des bruits de fond variés proches des sons émis par des armes à feu ou des charges explosives, comme des pétards, des feux d'artifice, des cris, des aboiements ou des applaudissements. Il est alors difficile de discriminer, de manière suffisamment sélective, rapide, fiable et reproductible, les détonations de coups de feu d'armes simples ou automatiques, ou encore de charges explosives, de ces bruits ambiants.

[0005] Des projets ont été développés afin d'améliorer la reconnaissance des sons. Il est par exemple connu du document de brevet US 5 612 729 une méthode de production d'une signature caractéristique d'un signal d'émission audio des canaux de radiodiffusion. Dans cette méthode, des bandes de fréquence sont formées par conversion, chaque bande représentant des portions du signal audio émis dans une bande de fréquence prédéterminée du canal de diffusion. Puis, un premier groupe de ces bandes de fréquence est comparé à un second groupe de ces bandes, le second groupe représentant des portions du signal dont au moins une partie était diffusée avant les portions du signal représentées par les portions correspondantes du premier groupe. Les signatures sont alors formées sur la base de la comparaison entre les premier et second groupes. Cette solution ne peut s'appliquer à la détection impulsionnelle de détonations qui nécessite un traitement sensiblement plus précis et plus discriminant qu'une détection d'ondes de signal radiofréquence qui se propagent dans des canaux de fréquence connus.

[0006] Par ailleurs, le document de brevet US 5 973 998 divulgue un système de localisation rapide de coups de feu ou d'autres événements explosifs. Le système comporte une batterie de capteurs acoustiques montés sur les toits ou des positions stratégiquement utiles. Si un quatrième signal confirme qu'un événement explosif s'est produit dans une localisation triangulée à partir de trois autres capteurs, le système communique cet événement à des agents de transmission. Ces agents peuvent visionner les spectres d'impulsion de signaux d'amplitudes situés au-dessus d'un seuil. Ces impulsions sont converties en données moyennes quadratiques (RMS), en données d'augmentation brutale de pente ou en données de fréquences par Transformée de Fourier Rapide (FFT), pour discriminer les coups de feu d'autres événements explosifs. Cette approche reste peu fiable car les données transmises sont qualitativement comparées à des profils de sons connus (aboiements, sons d'oiseau, fermeture de porte de véhicule) ou à des valeurs seuils. De plus, ces comparaisons restent insuffisantes pour caractériser de manière fine et suffisamment rapide et reproductible pour fournir des résultats pertinents pouvant être exploités afin de générer une intervention adaptée aux circonstances.

[0007] Dans le document de brevet US 2016133107, le système de détection de coup de feu en milieu fermé comporte des capteurs répartis dans l'enceinte sous surveillance. L'impulsion acoustique de pente forte et d'intensité élevée peut aisément se distinguer des activités sonores attendues. Un détecteur infrarouge peut être ajouté pour capter le flash optique d'une détonation en plus du souffle acoustique. Des algorithmes numériques de qualification d'un incident, à partir des caractéristiques impulsionnelles des sons captés, sont avantageusement interprétés par un spécialiste à partir des amplitudes et des formes d'ondes, des types de sons humains émis (cris ou conversion, etc.). Il apparaît que ce système n'est pas suffisamment performant car il prévoit la possibilité d'intervention d'un spécialiste pour bien interpréter les résultats.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

[0008] L'invention vise précisément à discriminer de manière fiable, rapide, reproductible et suffisamment sélective les détonations de coups de feu des bruits ambiants pour permettre une intervention efficace et proportionnée, afin de neutraliser l'espace où de telles détonations sont ainsi identifiées.

[0009] Pour ce faire, la présente invention prévoit que chaque événement sonore capté, et le cas échéant amplifié, est analysé par des filtrages successifs de reconnaissance d'une détonation de type coup de feu avec une latence nulle ou extrêmement faible pour le premier filtre ni entre les filtrages. Et un filtrage qui n'est pas passant entraîne simultanément et instantanément le retour à une disponibilité pour l'analyse d'un prochain son.

[0010] Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de reconnaissance de détonations provoquées par des coups de feu, dans lequel des sons d'un espace donné, que cet espace soit ouvert ou clos, sont détectés et traités par filtrage afin de discriminer lesdites détonations d'autres bruits de nature différente, par exemple de bruits ambiants. Ce procédé comporte les étapes suivantes, après un étalonnage préalable des paramètres de fonctionnement des filtrages par une série de sons de référence identiques: - une détection est mise en place dans ledit espace et, un son étant détecté, il est, le cas échéant après amplification, analysé en mode continu sous forme d'un signal formé d'impulsions sonores par une série de filtrages successifs d'évaluation quantitative de conformité à une détonation de référence;

- le premier filtre opère une analyse temporelle qui présente un temps d'exécution sans latence, de durée plus courte que les filtrages de rangs successifs qui le suivent et qui opèrent des analyses spectrales de conformité établissant des écarts entre des données statistiques de signature extraites des impulsions sonores et des données de signature correspondantes de la détonation de référence par rapport à des valeurs de conformité type;

- dans cette étape, les données statistiques extraites par les filtrages successifs correspondent à des durées d'exécution de traitement et des durées de latences qui augmentent, au moins dans les premiers filtrages, d'un filtrage au filtrage de rang immédiatement supérieur tout en réduisant la durée de latence globale à la durée de latence des filtrages passants, la durée globale de filtrage augmentant progressivement avec le rang du filtrage non passant tout en restant inférieure ou égale à la durée d'exécution de tous les filtrages;

- les données des filtrages passants sont enregistrées et l'analyse est stoppée dès qu'un filtrage n'est pas passant, le filtrage étant alors immédiatement disponible pour le son détecté, et le cas échéant amplifié, qui suit;

- si tous les filtrages sont passants, le son analysé est considéré comme résultant d'une détonation produite par un coup de feu.

[0011] Dans ces conditions, le rejet des détections sonores non conformes est « accéléré » car la durée d'analyse des premiers filtrages diminue d'un filtrage au filtrage qui le précède dans le temps, ce qui permet également d'éviter un effet de masquage de détection. Le gain de temps ainsi réalisé correspond à la latence d'analyse globale réduite à la durée de latence des filtrages passants. Le procédé permet de diminuer la consommation d'électricité par rapport à l'état de la technique qui prévoit la mise en œuvre d'un échantillonnage préalable des sons avant filtrage.

[0012] Selon des modes de mise en œuvre préférés: - la détection sonore est omnidirectionnelle et amplifiée, l'amplification étant composée d'étages en cascade, avec un étage de filtrage antirepliement qui limite les fréquences les plus élevées des sons détectés à un seuil préalablement fixé ;

- la reconnaissance des sons détectés étant réalisée par des filtrages numériques exécutés en séquence, les signaux correspondants aux sons amplifiés sont convertis en données numériques pour l'analyse;

- les données statistiques extraites par les filtrages successifs correspondent à des degrés de sélectivité qui augmentent, au moins sur les premiers filtrages, d'un filtrage au filtrage de rang immédiatement supérieur proportionnellement à la durée de latence correspondante, de sorte que les filtrages les plus longs en durée d'exécution sont activés en fin d'analyse, une sélectivité supérieure d'un filtrage mesurant en principe sa capacité à fournir un nombre de réponses positives sensiblement plus élevé sur un nombre d'essais donné;

- le degré de sélectivité augmente sur au moins les trois premiers filtres;

- les paramètres de fonctionnement des filtrages, déterminés lors de l'étalonnage, peuvent se rapporter au nombre d'échantillons sonores utilisés, aux décalages de base des signaux provenant de la détection sonore afin d'être analysés sur une même ligne de base, à l'application d'un facteur d'uniformisation de niveau sonore des données converties en blocs numériques, à l'enregistrement du niveau sonore des blocs de données pour chaque échantillon de signal concerné, au fenêtrage et à la normalisation des signatures des impulsions, aux seuils impulsionnels pris en compte pour chaque son détecté, au numéro d'ordre du bloc à partir duquel une signature est extraite, à l'extraction des signatures de référence, au nombre de filtres activés et aux écarts tolérés dans les analyses de conformité;

- une sélection automatique du niveau d'amplification est mise en œuvre par l'application d'un niveau de sensibilité optimisé par un compromis entre saturation et qualité suffisante du signal avant conversion, par la sélection de l'étage d'amplification de plus haut niveau, par comparaison à cet étage d'un échantillon du signal transmis à un gabarit entre deux seuils de la plage de tensions admise dans la conversion numérique, et à sélectionner successivement l'étage immédiatement inférieur si une comparaison du signal à un étage se trouve en dehors de ladite plage et jusqu'à ce que le signal soit compris dans la plage de l'étage d'amplification le plus faible;

- dans une mode de mise en œuvre particulièrement avantageux, l'analyse est opérée par une succession d'au moins cinq filtrages comportant respectivement les analyses de conformité suivants: premier filtrage de détermination de niveau de signal correspondant au son détecté par rapport à un seuil prédéterminé; deuxième filtrage de détermination de niveau de puissance du signal par établissement d'une moyenne statistique, cette puissance correspondant au volume sonore du son détecté; troisième filtrage de détermination de taux de décroissance d'enveloppe dudit signal dans un intervalle autour d'une valeur de référence prédéterminée; quatrième filtrage de détermination d'un niveau d'écart entre des profils d'enveloppe dudit signal et d'un signal de référence par rapport à un seuil prédéterminé, et cinquième filtrage de détermination d'un niveau d'écart entre les signatures des spectres fréquentiels dudit signal et d'un signal de référence par rapport à un seuil prédéterminé;

- dans le cas où un filtrage est passant, le niveau sonore s'étendant sur au moins un premier bloc de données est normalisé et enregistré;

- dans le deuxième filtrage, le volume sonore est soit entièrement enregistré après acquisition de l'ensemble du signal sonore, soit partiellement en temps réel par une mémorisation tampon circulaire réservée en mémorisation vive qui libère l'analyse en cas de mesure d'un volume sonore inférieur à un seuil de volume de référence correspondant, ce qui rend le filtrage immédiatement non passant sans attendre la fin de traitement du deuxième filtrage et réduit d'autant le temps de latence de l'analyse;

- dans le troisième filtrage, la pente de décroissance du niveau sonore est déterminée statistiquement à partir des niveaux sonores d'au moins deux blocs de données et, si cette pente est inférieure à un seuil prédéterminé, ce filtrage est passant; - dans le quatrième filtrage, l'écart entre les profils d'enveloppe est déterminé en sommant des statistiques se rapportant aux différences entre les niveaux d'impulsion pour un nombre de points donné du signal spectral;

- dans le cinquième filtrage, une comparaison entre les répartitions des fréquences de la signature spectrale du signal et de la signature de référence est établie pour déterminer ledit écart, les fréquences du signal filtré étant déterminées à partir des données contenues dans au moins un premier bloc;

- les signatures spectrales sont déterminées dans le cinquième filtrage de manière récursive par le produit des couples de valeurs préalablement normalisées de fréquence et d'intensité de fréquence pour chaque composante du spectre fréquentiel;

- dans un filtrage additionnel aval d'analyse de décroissance spectrale, les fréquences des impulsions du signal spectral sont divisées en bandes de fréquence et le filtrage se rapporte à une analyse de décroissance de densité spectrale dans chacune de ces bandes, la fin du signal sonore étant déterminée par extrapolation de la diminution progressive de densité spectrale entre les bandes de plus hautes et de plus basses fréquences;

- les signatures d'un son considéré comme résultant d'une détonation de coup de feu sont comparées à des signatures de coups de feu isolés et/ou en dynamique de tir enregistrées sur une base expérimentale en tenant compte des intervalles de temps entre les tirs, de la densité des tirs par séquence, et/ou de la diversité des profils des signaux, afin d'en déduire une identification de la ou des sources de cette détonation à partir de ces comparaisons et de l'indice d'identification de la détonation détectée;

- les données statistiques des signatures extraites et d'écarts de conformité sont intégrées dans des blocs numériques successifs d'analyse du filtrage passant de plus haut rang;

- les données statistiques sont transmises, via un réseau bidirectionnel, à une application terminale de comparaison à des signatures de coups de feu isolés et/ou dynamiques de référence aux fins d'identification dans une analyse aval; - la détection est mise en mode veille en absence de détection sonore et est activée par un filtrage choisi entre une détection numérique de variation sonore supérieure à un seuil de détection préétabli dans le premier filtrage et une détection analogique par comparaison à un seuil préétabli dans un filtrage amont additionnel;

- en mode veille, les sons qui précèdent une détection supérieure au seuil d'activation de l'analyse sont enregistrés et conservés dans une mémorisation tampon circulaire réservée en mémorisation vive afin d'être exploités dans une analyse aval;

- le signal spectral du premier bloc de données est considéré comme du bruit de fond et est soustrait du signal spectral du dernier bloc afin d'améliorer la qualité des filtrages.

[0013] L'invention se rapporte également à un équipement de reconnaissance de détonations provoquées par des coups de feu, alimenté par une source de courant électrique et comportant au moins un détecteur sonore relié, le cas échéant par l'intermédiaire d'un amplificateur de son auquel le détecteur sonore est couplé, à une unité centrale de traitement de données intégrant un processeur, en liaison avec au moins une mémoire vive et une mémoire non-volatile réinscriptible, et au moins un filtre de discrimination entre lesdites détonations et d'autres bruits. Dans cet équipement, les sons détectés, et le cas échéant amplifiés, sont traités par l'unité centrale en liaison avec un module d'analyse en continu comportant des filtres de discrimination de signatures spécifiques d'un signal spectral correspondant à un son détecté. Les filtres sont activés en chaîne continue et, l'analyse étant limitée aux filtres passants, le module présente une durée de latence globale réduite à la durée de latence des filtres passants. Chaque filtre transmet en sortie au moins une donnée de conformité de signature spécifique à l'unité centrale, les filtres de rangs successifs montés en série ayant, au moins pour les trois premiers filtres, des durées de latence qui augmentent progressivement avec leur rang de sorte que la durée de latence globale est réduite à la durée de latence des filtrages passants.

[0014] Selon des modes de réalisation avantageux, l'équipement comporte : - au moins un microphone omnidirectionnel, et un amplificateur, reliant le détecteur sonore à l'unité centrale, composé d'étages montés en cascade, avec un étage préalable de non-repliement constitué par un filtre passe- bas, chaque étage étant couplé en sortie à l'unité de traitement centrale via un convertisseur analogique / numérique;

- l'amplificateur est relié à une entrée d'un comparateur analogique, lequel est couplé à un potentiomètre, de sorte à ajuster automatiquement un seuil de détection en fonction d'un environnement sonore ; en cas de dépassement de ce seuil, le comparateur active l'alimentation du processeur;

- le module comporte au moins cinq filtres d'analyse suivants: un premier filtre de détermination de niveau de signal correspondant au son détecté par rapport à un seuil prédéterminé; un deuxième filtre de détermination statistique de niveau de puissance du signal; un troisième filtre de détermination de taux de décroissance d'enveloppe dudit signal par rapport à un seuil prédéterminé; un quatrième filtre de détermination d'un niveau d'écart entre des profils d'enveloppe dudit signal et d'un signal de référence par rapport à un seuil prédéterminé, et un cinquième filtre de détermination d'un niveau d'écart entre des signatures de spectres fréquentiels dudit signal et d'un signal de référence par rapport à un écart prédéterminé;

- une mémoire tampon circulaire réservée en mémoire vive est couplée au processeur dans l'unité centrale de traitement, de sorte à réaliser un traitement en temps réel du son détecté en termes de volume afin de libérer immédiatement le filtre de discrimination de volume sonore en cas de niveau sonore inférieur à un seuil déterminé;

- un capteur de pression différentielle est relié à l'unité centrale de traitement afin de doubler la détection sonore, ce capteur pouvant être choisi entre un capteur piézo-électrique, un capteur de pression capacitif et un capteur de pression micro-électro-mécanique MEMS;

- une unité de traitement distante d'analyse aval est reliée à l'unité de traitement central via un réseau bidirectionnel local afin de transmettre des trames de données contenant des données statistiques établies par l'unité centrale à partir de données produites par chaque filtre et enregistrées dans les mémoires;

- l'analyse aval porte sur des paramètres de tir choisis parmi des durées d'intervalle entre deux tirs, des densités de tirs par séquence de tir, des profils sonores correspondant à des variétés de sources de tir, et/ou une analyse d'images enregistrées par une caméra de manière synchrone.

PRÉSENTATION DES FIGURES

[0015] D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement :

- la figure 1 , 1e schéma-blocs d'un exemple d'équipement selon l'invention;

- la figure 2, un graphe des durées d'exécution de cinq filtres consécutifs d'un module d'analyse de l'équipement de la figure 1 en fonction du rang du filtre;

- les figures 3a à 3h, des graphes de signaux spectraux analysés par les filtres dudit module pour en extraire des signatures de conformité et déterminer leurs écarts à des signatures de référence, et

- les figures 4a à 4e, des graphes d'un signal spectral d'un enregistrement du son produit par une source de coup de feu mettant en évidence respectivement son enveloppe spectrale (figures 4a et 4b), ses variances (figure 4c), son graphe des résidus après modélisation par une régression linéaire (figure 4d) et son spectre de fréquences après limitation et pondération (figure 4e).

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

[0016] Le schéma-blocs de la figure 1 se rapporte à un exemple d'équipement 10 de reconnaissance de détonations provoquées par des coups de feu selon l'invention. Dans cet équipement 10, les principaux composants sont alimentés par une source de courant électrique 1 et comporte un détecteur sonore omnidirectionnel 2 couplé à un amplificateur de son 3 qui est lui-même relié à une unité centrale de traitement de données numériques 4 intégrant un processeur 40.

[0017] Dans l'unité centrale 4, des mémoires 5 comportant des mémoires vives 50 et non-volatiles réinscriptibles 51 sont en liaison avec le processeur 40, ainsi qu'un module d'analyse 6, composé d'un montage série de filtres de discrimination entre des détonations sonores détectées et d'autres bruits, en particulier des bruits de fond. Dans l'exemple de réalisation, le module 6 comporte cinq filtres qui sont détaillés ci-dessous.

[0018] Dans l'équipement 10 les sons détectés par le détecteur 2 sont d'abord amplifiés par l'amplificateur 3 comportant trois étages en cascade 31 à 33, de préférence précédé par un filtre passe-bas anti-repliement 30 de limitation des fréquences supérieures à un seuil donné. De plus, ce filtre permet d'éliminer les artefacts dans les spectres ayant subis une transformée de Fourier. Chaque étage d'amplification 31 à 33 est relié en sortie au processeur 40, avantageusement via un multiplexeur analogique 7 couplé à un convertisseur analogique / numérique 8 dans cet exemple de réalisation.

[0019] De plus, chaque étage d'amplification 31 à 33 est relié avantageusement à l'entrée d'un comparateur analogique 3C, lequel est couplé à un potentiomètre 3P de réglage automatique du seuil de détection du détecteur 2, ce potentiomètre étant numérique dans cet exemple. Un tel ajustement du seuil de détection est réglé en fonction des environnements sonores ambiants au moment de la prise de son. En cas de dépassement de ce seuil, le comparateur 3C active alors l'alimentation du processeur 40, ce qui permet de générer une économie d'énergie.

[0020] Une sélection automatique du niveau d'amplification peut être mise en œuvre par l'application d'un niveau de sensibilité optimisé par un compromis entre la saturation et une qualité suffisante du signal, par les étapes suivantes: sélection de l'étage d'amplification de plus haut niveau 33, comparaison à cet étage d'un échantillon du signal transmis depuis la détection sonore à un gabarit impulsionnel entre deux seuils de la plage de tensions admise dans la conversion numérique; et sélection successive de l'étage immédiatement inférieur 32 si une comparaison du signal à un étage se trouve en dehors de ladite plage, et jusqu'à ce que le signal soit compris dans la plage de l'étage d'amplification le plus faible, ici l'étage 31 .

[0021] De préférence, un capteur de pression différentielle micro-électromécanique (MEMS) 9 est relié à l'unité de traitement centrale 4 afin de doubler la détection sonore, parallèlement au détecteur 2. Cet ajout est particulièrement utile en milieu fermé où un coup de feu produit, dans le volume ainsi limité, une composante sonore de très basse fréquence, par exemple inférieure à 10 Hz, que le détecteur 2 ne perçoit pas du fait de ses performances en général limitées en basse fréquence. La détection de pression obtenue réalise ainsi un filtre amont supplémentaire, sans augmenter la latence de détection du module d'analyse 6. Alternativement, ce capteur de pression peut être un capteur piézo-électrique ou un capteur de pression capacitif.

[0022] De plus, l'unité centrale de traitement 4 est de préférence reliée à une unité de traitement distante d'analyse aval 1 1 , via un réseau bidirectionnel local sécurisé 12. Cette liaison permet transmettre les trames de données contenant des données statistiques établies par l'unité centrale 4 à partir de données produites par le module d'analyse 6 et enregistrées dans les mémoires vives 50.

[0023] Avantageusement, une caméra 13 enregistre des images de manière synchrone avec l'unité centrale de traitement 4 en mode activée, et ces images sont transmises à l'unité de traitement distante 1 1 qui intègre l'analyse de ces images à l'analyse aval des données statistiques transmises par l'unité centrale 4 afin de réaliser une identification des sources des détonations détectées avec un degré de certitude supérieur. L'analyse aval porte de préférence sur un ensemble de paramètres liés quantitativement aux coups de feu détectés: durées d'intervalle entre deux tirs, densité des tirs par séquence pour déduire le nombre de sources, diversité des profils sonores liés à la variété des sources de tir, etc.

[0024] En fonctionnement, les sons détectés par le détecteur 2 et amplifiés par l'amplificateur 3 sont traités par l'unité centrale 4 en liaison avec le module de filtres d'analyse en continu 6. Plus précisément, et en référence au graphe temporelle (en fonction du temps « t ») de la figure 2, chaque filtre F1 à F5 du module d'analyse 6 procède à l'analyse, d'abord temporelle avec le filtre F1 puis spectrale avec les autres filtres, de conformité d'une signature spécifique d'un signal spectral amont « S » correspondant à un son détecté: le filtre F1 détermine le niveau du signal « S » par rapport à un seuil de détection sO sans latence pour ce filtre; le filtre F2 détermine statistiquement le niveau de puissance du signal « S » correspondant au volume sonore du son détecté; le filtre F3 se rapporte à la détermination du taux de décroissance d'enveloppe du signal « S »; le filtre F4 détermine le niveau d'écart, par rapport à un seuil prédéterminé, entre les profils d'enveloppe dudit signal et d'un signal de référence, et le filtre F5 se rapporte à la détermination du niveau d'écart entre des signatures de spectres fréquentiels dudit signal « S » et d'un signal de référence par rapport à un seuil prédéterminé.

[0025] A l'issue de la détermination du niveau de son du filtre F1 , une donnée d'écart de conformité est transmise à l'unité centrale de traitement 4 (flèche A1 ) et le module d'analyse 6 est alors soit en attente du prochain signal spectral à traiter soit, le filtre F1 étant passant, l'analyse du signal spectral « S » se poursuit immédiatement par transmission du signal spectral « S » au filtre F2 (flèche P1 ). De même, en fin de traitement de chacun des filtres F2 à F5, la donnée d'écart de conformité est transmise à l'unité centrale 4 (flèches A2 à A5) et, dans le cas où le filtre F2 à F4 est passant, l'analyse se poursuit par transmission instantanée du signal spectral « S » au filtre F3 à F5 de rang immédiatement supérieur (flèches P2 à P4).

[0026] Il convient de définir un temps de latence d'un filtre donné comme étant la durée d'exécution de l'équipement qui précède la mise en activation dudit filtre. Dans ces conditions, le module d'analyse 6 présente une durée d'exécution globale de traitement réduite à la durée d'exécution des filtres activés, à savoir: T1 (pour le filtre F1 ), T1 + T2 (pour les filtres F1 et F2), T1 + T2 + T3 (pour les filtres F1 à F3), T1 + ... + T4 (pour les filtres F1 à F4) et, au plus, égale à T1 + ... + T5 (pour les filtres T1 à T5). Dans cet exemple, une mémoire tampon circulaire réservée en mémoire vive 50 (cf. figure 1 ) couplée au processeur 40 permet un traitement de discrimination en temps réel de la signature de volume sonore du signal spectral « S », ce qui permet de libérer immédiatement le filtre de discrimination de volume sonore F2 sans attendre la fin du traitement, en cas de niveau sonore inférieur à un seuil déterminé. L'utilisation de telles mémoires tampons peut également permettre de raccourcir les durées de traitements d'autres filtres. [0027] Dans cet exemple d'exécution, les filtres de rangs successifs F1 à F5 présentent des durées d'exécution et donc de latence qui augmentent progressivement avec le rang du filtre. Dans d'autres modes de réalisation, il est possible qu'au moins un filtre de rang supérieur, par exemple le filtre F4, présente une durée d'exécution et de latence inférieure à un filtre de rang inférieur, par exemple le filtre F3. Cependant, dans tous les modes de réalisation, les premiers filtres, par exemple les filtres F1 à F3 en référence à la figure 2, ont des durées d'exécution et de latence qui augmentent avec leur rang.

[0028] Les figures 3a à 3e illustrent des graphes de l'intensité « I » de signaux spectraux S1 à S5 dans le temps « t », tels qu'analysés par les cinq filtres F1 à F5 du module d'analyse 6, en fonction des signatures de conformité extraites de ces signaux, et leurs écarts à des signatures de référence. L'échelle des signaux est normalisée par rapport au signal de plus haute intensité afin de comparer les événements sonores indépendamment de leur niveau absolu et toutes les données spectrales sont échantillonnées et enregistrées numériquement dans les blocs.

[0029] En référence à la figure 3a, le niveau de détection étant la première signature de conformité examinée, un seuil de détection de référence sO est préalablement fixé, par exemple par réglage automatique par le potentiomètre numérique 3P (cf. figure 1 ). Dans l'exemple, le signal spectral S1 dépasse, au moins pour certaines impulsions, le seuil sO, le filtre F1 est déclaré passant.

[0030] Plus précisément, la valeur absolue du signal spectral S1 , diminuée de la valeur de décalage de base due au paramétrage (« signal bias» en terminologie anglaise), est comparée à une donnée constante. L'unité centrale de traitement 4 enregistre alors dans ses mémoires vives 50 (cf. figure 1 ) des données de niveau intégrées dans un vecteur composé de quatre blocs, B1 à B4. Ces blocs correspondent à des intervalles successifs de même dimension dans lesquels s'étend le signal spectral S1 . Le nombre et la taille de ces blocs sont paramétrables par l'opérateur.

[0031] En référence à la figure 3b, le niveau de puissance du signal spectral S1 , correspondant au niveau de volume du son initialement détecté, constitue alors la deuxième signature de conformité à examiner par le filtre F2. Ce niveau de puissance est évalué par la détermination d'une moyenne quadratique (ou RMS) de niveaux échantillonnés dans le premier bloc B1 qui est transmis à l'unité centrale de traitement 4 (cf. figure 1 ). Si le niveau de RMS est supérieur à un seuil de référence préalablement fixé, le filtre F2 est passant et le niveau de puissance sonore de chaque bloc de données B1 à B4 est enregistré dans les mémoires vives 50.

[0032] Le volume sonore est soit entièrement enregistré après acquisition dans les quatre blocs B1 à B4, soit partiellement en temps réel, par exemple dans le premier bloc B1 comme décrit ci-dessus, par une mémorisation dans une mémoire tampon circulaire réservée en mémoire vive 50 (cf. figure 1 ). Cette mémorisation libère en particulier l'analyse en cas de mesure d'un volume sonore inférieur à un seuil de référence, ce qui rend le filtre F2 immédiatement non passant et réduit d'autant le temps d'exécution T1 + T2 (cf. figure 2) de cette analyse.

[0033] Si le filtre F2 est passant, le filtre F3 détermine de manière statistique (cf. figure 3c) la pente Px correspondant au taux de décroissance du signal spectral S1 pendant la détection sonore qui constitue la troisième signature. La pente Px est évaluée statistiquement à partir de moyennes RMS en plusieurs points p, (p ₄ à ρβ) sur au moins un bloc de données, sur les quatre blocs B1 à B4 dans l'exemple de réalisation. Si la pente Px est dans un intervalle donné, par exemple ±10%, autour d'une valeur de pente de référence P0 prédéterminée, expérimentale ou arbitraire, le filtre F3 est passant. Dans un autre exemple, le signal spectral S2 de la figure 3d présente une enveloppe de décroissance statistique avec le temps sensiblement plus faible que celle du signal S1 . La pente Py (figure 3e) est dans l'intervalle validé autour de la valeur de référence P0, et le filtre F3 est passant.

[0034] S'agissant du filtre F4, il s'agit d'évaluer - en référence à la figure 3f - l'écart entre le profil d'enveloppe du signal spectral S1 avec un profil d'enveloppe de référence prédéterminé, expérimentalement ou arbitrairement. Cet écart, qui constitue la quatrième signature de conformité, est évalué par la somme∑ des carrés des écarts Δϊ (Δι à Δ3 sur le graphe de la figure 3f) de points pj (p ₇ à pio) du signal spectral S1 à partir d'une superposition (écart Δο nul). Si la somme∑ est inférieure à un seuil prédéterminé, le filtre F4 est passant.

[0035] En référence aux graphes des figures 3g et 3h, le filtre F5 analyse respectivement les spectres SF1 et SF2 de fréquences « F » de détections sonores pour déterminer les signatures spectrales qui constituent la cinquième signature de conformité. Ainsi, il apparaît que le premier spectre SF1 présente une plus forte densité de fréquences basses, notamment dans la bande inférieure BF1 , alors que le spectre SF2 contient une densité plus significative de fréquences élevées, en particulier dans la bande supérieure BF2.

[0036] Les spectres de fréquences tels que SF1 et SF2 sont déterminés à partir des données contenues dans le premier bloc de données B1 (cf. figure 3a) par application de la Transformée de Fourier Rapide (ou FFT, acronyme de « Fast Fourier Transform » en terminologie anglaise). Puis, les valeurs fréquentielles sont utilisées pour évaluer la signature spectrale en appliquant différents modes de combinaison entre les valeurs des fréquences spectrales des spectres SF1 ou SF2 et leur répartition.

[0037] Un mode de combinaison consiste à déterminer de manière récursive les produits des couples de valeurs constituées par les coordonnées de chaque composant du spectre SF1 ou SF2, respectivement la fréquence et la densité de cette fréquence, et à sommer ces produits pour obtenir la signature spectrale. Si l'écart entre cette signature spectrale et la valeur d'une signature de référence est inférieur à une valeur prédéterminée, le filtre F5 est passant.

[0038] D'autres modes de combinaison peuvent être appliqués pour déterminer une signature spectrale à partir des coordonnées (x, y) de points des spectres de fréquences SF1 ou SF2: somme des produits des abscisses (x) par elles-mêmes, de ces produits (x) ² par l'ordonnée correspondante (y), des abscisses (x) par les ordonnées correspondantes au carré (y) ² , et des produits des abscisses au carré (x) ² par les ordonnées au carré (y) ² . Tous ces modes de détermination aboutissent sensiblement à un même écart avec la valeur de signature de référence déterminée par le même mode.

[0039] En référence aux graphes des figures 4a à 4e, le signal spectral S3 illustré (intensité du signal en fonction du temps « t ») se rapporte à une détonation produite par une source de tir connue destinée à servir de référence dans les filtres d'analyse et au cours d'un étalonnage préliminaire des paramètres de fonctionnement: fréquence d'échantillonnage et nombre d'échantillons utilisés, détermination des décalages de base soustraire des signaux spectraux afin de normaliser les mesures en soustrayant ces décalages, détermination d'un facteur de proportion entre les niveaux sonores des blocs de données pour uniformiser les données, à l'application d'une fonction de fenêtrage de type Hann et de normalisation des impulsions des signaux spectraux, au numéro d'ordre du bloc à partir duquel une signature est extraite, à l'extraction des signatures de référence, au nombre de filtres activés et à la détermination des écarts tolérés dans les analyses de conformité, etc.

[0040] Pour ce faire, il convient d'isoler la portion du signal S3 la plus intéressante qui se situe après le premier tiers q1 du signal S3 car, dans ce premier tiers, le signal S3 est en général partiellement saturé comme il apparaît sur le graphe de la figure 4a. La durée de prise en compte s'étend sur une zone dans laquelle le signal S3 présente une intensité significative, c'est-à-dire sur sensiblement toute la portion restante q2 du signal S3. Par exemple, le nombre d'échantillons étant une puissance de deux du fait de l'utilisation de la FFT pour déterminer la signature spectrale dans le filtre F5, la zone d'intérêt q2 est située à 1024 enregistrements échantillonnés à partir du début du signal S3 et contient 4096 échantillons.

[0041] La détermination de l'enveloppe sonore Es du signal S3 est illustrée par le graphe de la figure 4b. L'enveloppe Es est obtenue par détermination itérative de la moyenne RMS de points échantillonnés du signal S3 en limitant le seuil de détection, la longueur d'enregistrement par un compromis entre une résolution suffisante du profil et le nombre de points échantillonnés. Dans l'exemple, un enregistrement de 8192 échantillons a été utilisé et 64 enregistrements par bloc de données. Une telle détermination est utile pour servir de référence au niveau du filtre F4.

[0042] La signature d'enveloppe est reproductible et stable dans les deux derniers tiers de détection de signal, comme le montre l'application des outils qui suit. En recommençant expérimentalement une détonation produite par la même source dans les mêmes conditions, il apparaît que le graphe de la variance du signal V(t), tel qu'illustré par la figure 4c, montre que les valeurs de variance « V » tendent rapidement vers zéro, avec un pic important au début de signal du fait de la saturation de ce signal dans cette zone. Ce résultat est confirmé par l'application d'une technique de régression linéaire au sens des moindres, et à tracer le graphe des résidus normalisés R(t). Comme illustré par la figure 4d, ce graphe R(t) présente une répartition quantitative peu dispersée des écarts.

[0043] Le spectre SF3 de fréquences « F » du tir de référence pouvant être appliqué dans le filtre F5, apparaît sur la figure 4e. Ce spectre est limité par la zone isolée selon une pondération de fenêtrage de type Hann.

[0044] Ces études confirment également le bien-fondé de la détermination du taux de décroissance comme signature de conformité dans le filtre F3, dans la mesure où il apparaît que le front montant (premier tiers des graphes des figures 4a à 4d) reste sensiblement peu fiable.

[0045] L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Ainsi, les données statistiques de signature extraites par un filtre d'au moins un rang donné peuvent être utilisées par le filtre de rang qui suit pour établir les données statistiques de ce dernier filtrage, en particulier pour ajuster des valeurs de conformité, et les données statistiques de signature établies par tous les filtres sont traitées globalement par l'unité centrale de traitement afin de fournir un indice d'identification de la détonation détectée.

[0046] Par ailleurs, le premier filtre d'analyse peut intégrer une première détection numérique de variation sonore supérieure à un seuil de détection préétabli, ce qui permet de s'affranchir du comparateur analogique.

[0047] En outre, un filtre aval d'analyse de décroissance spectrale des fréquences des impulsions du signal spectral, en particulier par Transformée de Fourier Rapide ou équivalent, divisées en bandes de fréquence peut être avantageusement ajouté. Ce filtre se rapporte à l'analyse de décroissance de densité spectrale dans chacune de ces bandes, la fin du signal sonore étant déterminée par extrapolation de la diminution progressive de densité spectrale entre les bandes de plus hautes et de plus basses fréquences, sur un mode de filtre de type Kalman. [0048] De plus, les données statistiques de signature extraites par un filtrage d'au moins un rang donné peuvent être avantageusement utilisées par le filtrage de rang qui suit pour établir les données statistiques de ce dernier filtrage, en particulier pour ajuster des valeurs de conformité, et les données statistiques de signature établies par tous les filtrages peuvent également être traitées globalement, par exemple par l'unité centrale de traitement, afin de fournir un indice d'identification de la détonation détectée.

[0049] L'invention peut également être appliquée à la reconnaissance de tirs de feu en rafale à partir d'une analyse de reconnaissance de répétitivité d'es coups de feu englobant les intervalles entre ces coups de feu.

[0050] Alternativement à l'auto-ajustage du seuil de détection par le comparateur analogique couplé au potentiomètre, le premier filtre d'analyse peut intégrer une première détection numérique de variation sonore supérieure à un seuil de détection préétabli prévu dans ce filtre.

[0051] De plus l'invention peut s'appliquer à la reconnaissance d'impulsions sonores dans d'autres contextes que celui présentés par les détonations de coups de feu, en particulier d'impulsions isolées ou répétées dans des contextes pouvant introduire un bruit de fond non négligeable, pouvant être pollués par des sons de caractéristiques impulsionnelles proches de celles des sons à détecter.

[0052] Dans ce cadre, la reconnaissance de détection sonore liée à un dysfonctionnement trouve une application: détection de dysfonctionnement de vannes dans tout type de circuits de canalisation de fluide, de relais dans tout type de circuit électrique, ou de capteur de dilatation dans des structures de bâtiment ou de véhicule (automobile, aéronautique, ferroviaire, naval). De telles détections permettent de réaliser de la maintenance prédictive de ces équipements.

[0053] Il est également recommandé d'utiliser la présente invention dans ce cadre pour détecter, dans un environnement donné, des chutes ou des déplacements d'objets dans une structure donnée (dans un bâtiment ou un véhicule), ou la présence et le décomptage d'impulsions émises par des insectes permettant de quantifier la quantité d'activité de ces insectes par unité de temps. Dans cette dernière application, le niveau de bruit ambiant peut être avantageusement recalculé automatiquement ou périodiquement par l'unité de traitement de données. En outre, l'évolution cumulée de l'activité des insectes dans le temps constituent des courbes présentant une portion linéaire de pente différenciée, permettant de caractériser la signature d'un type d'insectes par rapport à celle d'un autre et donc, par exemple, d'identifier le type d'insectes présents dans un silo à grains.

[0054] D'autres applications sont encore dans le champ de la présente invention: détection d'explosifs, d'accidents de la circulation provoqués par un type particulier de véhicule à deux, trois ou quatre roues, ou par un objet fixe (borne, mur, etc.), de bruits dans des lieux d'expérimentation scientifique, etc.