FR2542095A1

FR2542095A1 - Remote monitoring system

Info

Publication number: FR2542095A1
Application number: FR8213957A
Authority: FR
Inventors: Jean-Noel Blanchard
Original assignee: LEM SA
Current assignee: LEM SA
Priority date: 1982-08-09
Filing date: 1982-08-09
Publication date: 1984-09-07
Also published as: FR2542095B1

Abstract

The invention relates to an electroacoustic detector using sound for location and reconnaissance by evaluating the spectrum of any sound source originating from a fixed point or from a moving object. The device comprises four main components: stereophonic headphones 1, an artificial microphone head 2, an amplifier 3 with its filters and an electronic direction finder 4. The system may be installed in a fixed station or on board a vehicle and may be locally or remotely operated.

Description

La présente invention concerne un dispositif électroacoustique du genre détecteur, comprenant essentiellement quatre éléments (fig. 1) - un casque d'écoute stéréophonique (1) à très grande bande passante - une tête artificielle (2) contenant deux microphones à électrets à
grande bande passante et très faible niveau bruit de fond - un amplificateur (3) assurant les fonctions d'amplification et de
filtrage entre les microphones et le casque avec en complément une
sortie d'écoute sur haut-parleur (5) - un système de recherche d'orientation électronique (4) situé dans le
coffre amplificateur et simulant la rotation de la tête, celle-ci
pouvant ainsi être fixe.The present invention relates to an electroacoustic device of the detector type, essentially comprising four elements (FIG. 1) - a stereo headset (1) with very high bandwidth - an artificial head (2) containing two microphones with
high bandwidth and very low background noise level - an amplifier (3) providing the amplification and
filtering between microphones and headphones with in addition a
listening output on speaker (5) - an electronic orientation search system (4) located in the
amplifier box and simulating the rotation of the head, this one
can thus be fixed.

L'ensemble d'écoute à distance a pour objet la localisation et la reconnaissance au son par une appréciation du spectre acoustique de toute source sonore émise en un point fixe ou en déplacement, dans les fréquences audibles et appréciées par un opérateur situé en n'importe quel lieu, dans un environnement clos ou non.The purpose of the remote listening assembly is to locate and recognize the sound by assessing the acoustic spectrum of any sound source emitted at a fixed point or in displacement, in the audible frequencies and appreciated by an operator located in n ' no matter what place, in an enclosed environment or not

La surveillance acoustique peut ainsi s'effectuer à partir d'un lieu acoustiquement isolé de la zone d'écoute, soit par l'éloignement, soit par les conditions d'installation par exemple, à l'intérieur d'un véhicule blindé ou d'une forteresse aérienne ou enterrée.Acoustic surveillance can thus be carried out from a place acoustically isolated from the listening area, either by distance, or by installation conditions for example, inside an armored vehicle or '' an aerial or buried fortress.

La tête artificielle (2) fig. 1, permet de délivrer à l'entrée de l'amplificateur un signal électrique généré par chacun des deux microphones qu'elle contient, permettant une localisation en azimut et une reconnaissance au son des sources sonores.The artificial head (2) fig. 1, makes it possible to deliver an electrical signal generated by each of the two microphones it contains at the input of the amplifier, enabling azimuth location and recognition of sound sources by sound.

En effet, par suite de l'effet de masque constitué par l'obstacle aux ondes acoustiques, causé par la forme de la tête, les niveaux et les phases des signaux électroacoustiques parvenant à chacun des microphones dépendent de l'angle d'incidence de ces signaux.Indeed, as a result of the mask effect formed by the obstacle to acoustic waves, caused by the shape of the head, the levels and the phases of the electroacoustic signals reaching each of the microphones depend on the angle of incidence of these signals.

La recherche de la direction de la source sonore consistera à rendre identiques par une simulation électronique les niveaux et les phases des signaux des voies droite et gauche.The search for the direction of the sound source will consist in making identical by electronic simulation the levels and the phases of the signals of the right and left channels.

Dans un précédent ensemble d'écoute du type précité, cette recherche s'effectuait par une rotation mécanique de la tête microphonique. Comme celle-ci pouvait se trouver située selon les conditions exigées pour l'exploi- tation a' une distance quelconque du local d'écoute, il était donc nécessaire d'établir une liaison bilatérale électrique de télécommande pour, dans un sens, l'envoi de la commande d'orientation et dans l'autre, le contrôle et l'indication de la position de la tête selon l'ordre transmis
Cette disposition présente plusieurs inconvénients o structure mécanique de la tête avec moteur et réducteur pour assurer la rotation, liaison électrique entre les microphones mobiles et l'installation fixe, recopie à distance de l'orientation, donc coût de l'ensemble et fiabilité limitée.In a previous listening set of the aforementioned type, this research was carried out by a mechanical rotation of the microphone head. As this could be located according to the conditions required for operation at any distance from the listening room, it was therefore necessary to establish a bilateral electric remote control link, in a sense, the sending of the orientation command and in the other, the control and indication of the position of the head according to the transmitted order
This arrangement has several drawbacks o mechanical structure of the head with motor and gearbox to ensure rotation, electrical connection between the mobile microphones and the fixed installation, copying at a distance from the orientation, therefore cost of the assembly and limited reliability.

Les inconvénients susmentionnés Dnt pour conséquence de compliquer l'installation et de rendre l'exploitation moins fiable : entretien des parties mécaniques, bruits du moteur d'entraînement, fragilité ou parasitage électrique selon le système de liaisons des microphones, imprécision de la recopie angulaire. The aforementioned drawbacks Dnt result in complicating the installation and making the operation less reliable: maintenance of the mechanical parts, noise of the drive motor, fragility or electrical interference according to the microphone connection system, imprecision of the angular feedback.

La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un ensemble d'écoute a' distance s'affranchissant des inconvénients susmentionnés par le fait de la suppression de toute partie mécanique mobile et du système d ' entraînement qu'elle nécessitait. The present invention aims to allow the realization of a remote listening set overcoming the aforementioned drawbacks by the fact of the removal of any movable mechanical part and the drive system it required.

La recherche de la localisation de sources sonores s'effectue par une simulation électronique dont le principe est représenté fig. 2. The search for the location of sound sources is carried out by an electronic simulation, the principle of which is shown in fig. 2.

Ce système simule électriquement la rotation de la tête en reproduisant le retard entre les signaux issus des deux oreilles. This system electrically simulates the rotation of the head by reproducing the delay between the signals from the two ears.

Pour un décalage angulaire O et un diamètre d de la tête, la différence de temps AT entre les sons incidents sur les deux microphones est égale à :
AT = Z AL (v vitesse du son dans l'air)
v
AL = d sur 0
Z soit pour &commat; O = 90 AT = d = 0,16 = 0,5 ms
v 330
Pour des raisons de simplicité de réalisation, la loi de variation retenue en fonction de l'angle de rotation est linéaire (fig. 3).For an angular offset O and a diameter d of the head, the time difference AT between the sounds incident on the two microphones is equal to:
AT = Z AL (v speed of sound in air)
v
AL = d on 0
Z either for &commat; O = 90 AT = d = 0.16 = 0.5 ms
v 330
For reasons of simplicity of implementation, the law of variation adopted as a function of the angle of rotation is linear (FIG. 3).

Le schéma réalisé utilise deux lignes à retard analogique (BBD) dont l'horloge est reliée à deux oscillateurs commandés en tensions, ces tensions variant chacune en sens inverse en fonction du potentiomètre d'orientation, au total on arrive donc à deux signaux retardés, mais avec une différence de retard dépendant de la position du potentiomètre d'orientation
Voir fig. 4
AT = - 256 x 2 x Af
fo2 ~ Af2
En réalité Af est petit par rapport à fo (15 80 de fo) et on peut écrire
AT = k Af ou fo = 130 KHz et Af = 20 KHz pour O = 900 sur le potentiomètre
AT 900 = 0,6 ms e 90 t a été choisi légèrement supeirieur au 1 théorique pour telzir dompte
de la non linéarité de la couine réelle et limiter l'erreur pour la déviation
inférieurs à 450
Les signaux électriques, de très faible niveau, issue des microphones à
électrostatiques(électret), sont envoyés à l'entrée d'un amplificateur à
très faible bruit de fond, ayant pour effet d'en permettre l'écoute, soit au
casque, soit en haut-parleur.The diagram produced uses two analog delay lines (BBD) whose clock is connected to two oscillators controlled in voltages, these voltages each varying in opposite directions as a function of the orientation potentiometer, in total we therefore arrive at two delayed signals, but with a delay difference depending on the position of the orientation potentiometer
See fig. 4
AT = - 256 x 2 x Af
fo2 ~ Af2
In reality Af is small compared to fo (15 80 of fo) and we can write
AT = k Af or fo = 130 KHz and Af = 20 KHz for O = 900 on the potentiometer
AT 900 = 0.6 ms e 90 t was chosen slightly higher than the theoretical 1 for telzir tames
of the non-linearity of the real whine and limit the error for the deviation
less than 450
The very low level electrical signals from microphones at
electrostatic (electret), are sent to the input of an amplifier to
very low background noise, allowing it to be listened to, i.e.
headset, or speaker.

L'amplificateur ne devant causer aucune perturbation susceptible de
masquer les sources sonores les plus faibles, comporte les dispositions
particulières suivantes fig. 5. Le transformateur d'entée 1 est destiné à
symétriser l'entrée pour avoir le minimum de ronflement ramené par le fil de
ligne pour limiter le bruit au maximum.The amplifier should not cause any disturbance likely to
hide the weakest sound sources, includes provisions
following particular fig. 5. Input transformer 1 is intended for
symmetrical the entrance to have the minimum of snoring brought back by the wire
line to limit noise as much as possible.

L'étage d'ventrée 2 est constitué de 8 transistors en parallèles de façon
à avoir une impédance optimale de source (du point de vue bruit) proche de
celle présentée par le microphone à travers ie transformateur La stabilité
en continu et la rétroaction en alternatif sont assurées par l'amplificateur
de sortie et par un réseau R C (3) à faible impédance.The gut stage 2 consists of 8 transistors in parallel so
to have an optimal source impedance (from the noise point of view) close to
that presented by the microphone through the transformer Stability
continuous and alternative feedback is provided by the amplifier
output and by a low impedance RC network (3).

En Ex sus de la localisation du son, l'ensemble d'écoute à distance, doit
en permettre la reconnaissance.In addition to the localization of the sound, the remote listening system must
allow recognition.

I1 comprend à ct effet un réseau de filtres électriques commutables à
volonté par I'opérateur. I1 in fact comprises a network of electrical filters switchable to
will by the operator.

Par le jeu de ces filtres, l'opérateur peut isoler le bruit à reconnaitre
en éliminant les bruits parasites (infra-sons, vent, bruits à fréquence
élevée (insectes, oiseaux) etc...) et peut en définir le spectre de fréquence
afin d'en faciliter la reconnaissance.By using these filters, the operator can isolate the noise to be recognized
eliminating unwanted noise (infra-sounds, wind, frequency noise
high (insects, birds) etc ...) and can define the frequency spectrum
to facilitate recognition.

L'ensemble est conçu pour être utilisé de deux façons, soit à bord d'un
véhicule, l'alimentation se faisant par le réseau de bord de la tête étant
montée à l'extérieur du véhicule par un support adéquat, soit au sol, l'ampli
ficateur étant alimenté sur pile et la tête se plaçant sur un pied de sol
facilement transportable
A la place de la reconnaissance au son par un opérateur, il peut être
envisagé un système automatique traçant le spectre acoustique exacte de la
source sonore envisagée et celui-ci peut être ensuite comparé, en corrélation
avec un spectre connu et archivé en mémoire dans un calculateur de façon à
pouvoir reconnaître d'une façon fine et précise, la signature de la source
sonore. The set is designed to be used in two ways, either on board a
vehicle, power supplied by the on-board network of the head being
mounted outside the vehicle by a suitable support, either on the ground, the amplifier
Ficitor being powered by battery and the head placed on a foot of soil
easily transportable
Instead of sound recognition by an operator, it can be
envisaged an automatic system plotting the exact acoustic spectrum of the
sound source considered and this can then be compared, correlated
with a known spectrum and stored in memory in a computer so as to
ability to recognize the source signature in a fine and precise manner
sound.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Ensemble d'écoute à distance, fixe ou mobile, destiné à la localisation et à la reconnaissance de sources sonores et comprenant (fig. 1) un casque d'écoute (1), une tête artificielle microphonique (2), un amplificateur (3) avec ou sans haut parleur d'écoute de veille (5), avec.préamplificateur incorporé à très faible bruît. 1 - Remote listening set, fixed or mobile, intended for the localization and recognition of sound sources and comprising (fig. 1) a headset (1), an artificial microphone head (2), an amplifier (3) with or without standby listening speaker (5), with incorporated very low noise preamplifier.

2 - Simulation électronique comportant, selon les figures 2, 3 et 4, un système de filtres passe bas et de lignes à retard analogiques. 2 - Electronic simulation comprising, according to FIGS. 2, 3 and 4, a system of low pass filters and analog delay lines.

3 - Préamplificateur à très faible bruit comprenant les dispositions particulières selon schêma(fig. 5). Le transformateur d'entrée est destiné à symétriser l'entrée pour avoir le minimum de ronflement ramené par le fil de ligne. L'étage d'entrée est constitué de huit transistors en parallèle de façon à avoir une impédance optimale de source (du point de vue bruit) proche de celle présentée par le microphone à travers le transformateur. La stabilité en continue et la rétroaction en alternatif est assurées par l'amplificateur de sortie et par un réseau RC à faible impédance pour ne pas introduire de bruit supplémentaire. 3 - Very low noise preamplifier including the special arrangements according to the diagram (fig. 5). The input transformer is intended to symmetrical the input to have the minimum of humming brought back by the line wire. The input stage consists of eight transistors in parallel so as to have an optimal source impedance (from the noise point of view) close to that presented by the microphone through the transformer. Continuous stability and AC feedback are provided by the output amplifier and by a low impedance RC network so as not to introduce additional noise.

4 - Réseau de filtres commutables à volonté par l'opérateur selon fig. 6, permettant l'élimination de bruits parasites et l'appréciation de la définition du spectre de fréquences de la source sonore, afin d'en faciliter la reconnaissance. 4 - Network of filters switchable at will by the operator according to fig. 6, allowing the elimination of parasitic noise and the appreciation of the definition of the frequency spectrum of the sound source, in order to facilitate recognition.