Détecter une position par triangulation

Bonjour.

Je suis étudiant en classe préparatoire aux écoles d'ingénieurs, et j'ai un projet en rapport avec l'océan à préparer pour l'année prochaine. Le mien consiste à créer un système permettant de détecter les baleines, embarqué sur les bateaux par exemple.

Mon idée est d'utiliser un émetteur d'ultrasons (la baleine) et trois récepteurs placés à divers endroits (dans la réalité, ils se trouveraient à divers points du même bateau). Est-ce possible de détecter la position de l'émetteur par triangulation grâce à ces trois récepteurs ? Le tout sera immergé dans un petit bassin.

Merci à vous, bonne journée !

Détecter la position d'un émetteur par triangulation c'est jouable, à condition d'avoir des écarts angulaires suffisants, c.a.d. si les 3 capteurs étaient positionnés sur 3 bateaux distincts, suffisamment distants l'un de l'autre, idéalement formant un triangle avec l'émetteur au milieu.

Je pense que ton système est possible, mais risque d'être difficile à mettre en place.

Sachant que le son à une de v=1 480m/s dans l'eau (pour température et pression standard).

Si tes capteur sont placé en triangle sous le bateau, avec le sommet du triangle au niveau de la proue (et les deux de la base à la poupe); et sachant que les bateaux (porte-conteneur par exemple) ne dépasse pas 60 mètre de largeur.

Si l'écho de ta baleine vient de la droite ou de la gauche du bateau, alors: t=60/1480= environ 40 milliseconde.

Ton système aura intérêt à être informatiquement et électronique costaud et rapidement (en puissance de calcul et vitesse de traitement) pour pouvoir (globalement) trianguler la position de la baleine en temps réelle. Par exemple, nécessité de quartz ayant une fréquence plus élevée que les standard d'Arduino.

PS: Je ne suis pas expert, mais du haut de ma Terminale S, cela me paraît pertinent.

Cordialement, Kyu

Kyusuke, ta réponse est tout à fait intéressante, mais ne concerne pas la triangulation.
Trianguler, c’est calculer la position d’un point à partir de 3 angles (tri-anguler).
Les capteurs doivent être capables de donner la direction du point recherché, c-à-d l’angle entre cette direction et un axe de référence.

La méthode que tu proposes consiste à déterminer la distance du point recherché (à la vitesse du son).
La mesure de deux distances permet de placer le point à l’intersection de deux cercles, ce qui donne 2 points. Dans le cas général, il faut donc une 3ème mesure.

Je m'aperçois que la réponse que j'ai écrite n'a malheureusement pas été postée.

Je vous remercie pour vos réponses. Dans l'idée, mon expérience utiliserait un émetteur d'ultrasons à une fréquence de 40kHz. C'est de cette manière que je caractérise le son de la baleine pour le simplifier. Bref, pensez-vous que cela est jouable dans un bassin de 2x0.5x0.5 m, en disposant les récepteurs à divers endroits du bassin ? Si oui, connaissez-vous déjà des topics, des sites ou des vidéos traitant déjà de la triangulation sur Arduino ?

Bonne soirée Cordialement, Maxence

Les baleines n'émettent pas des ultrasons.

Je pense que vous avez un problème d'intersection de trois sphères dont vous ne connaissez pas les diamètres.

Faudrait être fort pour trouver un angle avec ça...

Pour faire de la triangulation de signaux ultrasons, les fonctions de filtrage numérique de convolution/corrélation sont bien adaptées. Ces fonctions font partie du package de la bibliothèque ARM DSP qui est disponible sur un Arduino DUE (Cortex M3).

https://www.keil.com/pack/doc/CMSIS/DSP/html/group__groupFilters.html

Il y a l'exemple suivant qui traite de la localisation par triangulation dans le plan d'un signal ultrason. Le code utilise les propriétés des fonctions de convolution/corrélation (élimination du bruit, comparaison,…). Les fonctions elles-mêmes sont issues de la bibliothèque ARM DSP.

Pour comprendre ce code, il faudra commencer par étudier les propriétés des fonctions utilisées en filtrage numérique.

https://gitlab.insa-rennes.fr/Florian.Arrestier/cortexM4f/blob/tps_epm/UltraSound_based_locator/Handlers.c

lightMax71:
pensez-vous que cela est jouable dans un bassin de 2x0.5x0.5 m

Ah mais c’est une toute petite, petite, petite baleine…

https://en.wikipedia.org/wiki/Underwater_acoustic_positioning_system

Ca ne correspond pas à l'énoncé du problème, (trouver la position d'une baleine grâce au son qu'elle produit).

Le Sonar non plus.

Conclusion: Si personne ne l'a fait comme vous voulez le faire, ça doit être galère (jeu de mots involontaire, quoi que...).

Merci pour vos réponses. Je n'ai malheureusement pas eu le temps de regarder les liens partagés. Je veillerai à y jeter un oeil le plus tôt possible, probablement mercredi soir.

Cordialement, Maxence