ASTRID - Accompagnement spécifique des travaux de recherches et d’innovation Défense

Localisation par Retournement Temporel Acoustique – LORETA

Localisation par Retournement Temporel Acoustique (LORETA)

La description ci-dessous reprend le réumé du projet.

Enjeux et objectifs

La localisation des événements acoustiques transitoires revêt un intérêt dual, pour la surveillance passive de zones, et pour se protéger face aux tirs de snipers. Des outils de localisation acoustique ont été développés, et ont démontré leur efficacité dans des environnements dans lesquels les effets de propagation ne jouent pas trop. Or en environnement urbain, le sol et les obstacles modulent considérablement le signal émis par la source acoustique, par masquage, réflexion et diffraction du son. Ces modulations limitent dramatiquement la performance des outils de localisation classiques. <br /> <br />L’enjeu scientifique et technique est de concevoir et développer des systèmes de localisation intégrant les phénomènes de propagation complexes liés à l’environnement urbain. L’Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis (ISL) a initié le développement d’un outil de localisation basé sur le concept de retournement temporel. Le principe consiste à enregistrer le signal acoustique en différentes positions, à retourner la chronologie des enregistrements, puis à simuler la propagation des signaux retournés dans l’environnement urbain numérisé. L’interférence maximale permet de localiser l’origine du signal. L’outil a montré sa pertinence dans des cadres idéalisés, tout en soulevant la nécessité de décrire plus complètement et efficacement la propagation des sons transitoires en environnement urbain.

La partie amont des travaux proposés consiste à documenter la propagation acoustique de signaux transitoires en présence d’effets de sol ou d’obstacles. Des mesures acoustiques seront couplées à une visualisation par ombroscopie. On exploitera aussi un modèle numérique de pointe pour la propagation acoustique en domaine temporel. Les données seront complétées avec des mesures in-situ, et pourront être diffusées.
La seconde partie de l’étude consiste à tester et développer des modélisations réduites de la propagation adaptées à l’outil de localisation. Les solutions existantes seront comparées aux données acquises dans la première partie, en termes de fiabilité et de temps de calcul. Les algorithmes sélectionnés seront intégrés dans le modèle de propagation utilisé pour la localisation, qui sera évalué dans un scénario urbain de référence.
Dans la troisième partie, on évaluera la performance de l’outil de localisation par retournement temporel, en s’appuyant sur le scénario de référence. On examinera la sensibilité de la performance (i) aux modulations de propagation liées à l’atmosphère, (ii) à la position et au nombre des capteurs acoustiques déployés, et (iii) à la finesse de la modélisation de la propagation relativement au temps de calcul.

Enfin, des actions spécifiques sont prévues pour disséminer et valoriser les résultats vers les communautés scientifiques et techniques concernées par la propagation des sons en milieu extérieur, et notamment le développement de systèmes de localisation d’événements acoustiques. Par ces objectifs duaux et par les moyens scientifiques innovants, le projet est parfaitement intégré aux objectifs scientifiques de l’appel d’offre ASTRID.

champ à remplir

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La localisation des événements acoustiques transitoires revêt un intérêt dual, pour la surveillance passive de zones, et pour se protéger face aux tirs de snipers. Des outils de localisation acoustique ont été développés, et ont démontré leur efficacité dans des environnements dans lesquels les effets de propagation ne jouent pas trop. Or en environnement urbain, le sol et les obstacles modulent considérablement le signal émis par la source acoustique, par masquage, réflexion et diffraction du son. Ces modulations limitent dramatiquement la performance des outils de localisation classiques.
L’enjeu scientifique et technique est de concevoir et développer des systèmes de localisation intégrant les phénomènes de propagation complexes liés à l’environnement urbain. L’Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis (ISL) a initié le développement d’un outil de localisation basé sur le concept de retournement temporel. Le principe consiste à enregistrer le signal acoustique en différentes positions, à retourner la chronologie des enregistrements, puis à simuler la propagation des signaux retournés dans l’environnement urbain numérisé. L’interférence maximale permet de localiser l’origine du signal. L’outil a montré sa pertinence dans des cadres idéalisés, tout en soulevant la nécessité de décrire plus complètement et efficacement la propagation des sons transitoires en environnement urbain.
Le projet LORETA (LOcalisation par Retournement Temporel Acoustique) est un projet de recherche amont, qui allie de manière équilibrée les compétences de l’ISL et du Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique (LMFA). L’objectif du projet est de poursuivre le développement et l’évaluation de l’outil de localisation par retournement temporel. Le projet implique six chercheurs permanents, amenant des compétences de pointe au niveau théorique, modélisation et expérimentation, et un post-doctorant. Le projet intègre 59 personnes.mois de travail répartis sur une durée de 30 mois.
La partie amont des travaux proposés consiste à documenter la propagation acoustique de signaux transitoires en présence d’effets de sol ou d’obstacles. Des mesures acoustiques seront couplées à une visualisation par ombroscopie. On exploitera aussi un modèle numérique de pointe pour la propagation acoustique en domaine temporel. Les données seront complétées avec des mesures in-situ, et pourront être diffusées.
La seconde partie de l’étude consiste à tester et développer des modélisations réduites de la propagation adaptées à l’outil de localisation. Les solutions existantes seront comparées aux données acquises dans la première partie, en termes de fiabilité et de temps de calcul. Les algorithmes sélectionnés seront intégrés dans le modèle de propagation utilisé pour la localisation, qui sera évalué dans un scénario urbain de référence.
Dans la troisième partie, on évaluera la performance de l’outil de localisation par retournement temporel, en s’appuyant sur le scénario de référence. On examinera la sensibilité de la performance (i) aux modulations de propagation liées à l’atmosphère, (ii) à la position et au nombre des capteurs acoustiques déployés, et (iii) à la finesse de la modélisation de la propagation relativement au temps de calcul.
Enfin, des actions spécifiques sont prévues pour disséminer et valoriser les résultats vers les communautés scientifiques et techniques concernées par la propagation des sons en milieu extérieur, et notamment le développement de systèmes de localisation d’événements acoustiques. Par ces objectifs duaux et par les moyens scientifiques innovants, le projet est parfaitement intégré aux objectifs scientifiques de l’appel d’offre ASTRID.

Coordinateur du projet

Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis (Divers public)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LABORATOIRE DE MECANIQUE DES FLUIDES ET ACOUSTIQUE
Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis

Aide de l'ANR 291 343 euros
Début et durée du projet scientifique : février 2013 - 30 Mois

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