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Acoustique et défense
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Du principe à la 3
ème
génération, concept et applications de la détection de tirs d’armes légères
des positions ennemies « Red Force Tracking » (RFT).
Et forcément, un détecteur de tir donnant la position de
l’ennemi, contribue par essence à ce RFT. Il doit donc
pouvoir s’intégrer simplement dans les systèmes d’infor-
mation de plus en plus complexes qui font partie des véhi-
cules de dernière génération.
Le contexte montre que l’aspect acoustique n’est qu’une
partie de la réussite d’un produit, la stabilité des perfor-
mances étant plus importante que la recherche pure de
la performance (pour autant que la performance soit suffi-
sante pour que le service soit rendu).
Bien sûr, il n’est pas souhaitable que les conflits durent
ou se multiplient, et la recherche technologique pourra
in fine, servir pour des applications civiles. Si l’analyse
acoustique peut compléter l’analyse vidéo et cela pour
des applications de protection des infrastructures, il y a
encore beaucoup à faire pour obtenir par calculateur la
finesse d’analyse de l’oreille et du cerveau humain pour
identifier toutes les signatures acoustiques...
Le principe de base de la localisation d’un tir
d’arme à feu
Lors du tir d’une arme à feu, la localisation peut être effec-
tuée conjointement :
- à partir du bruit de la balle appelée onde de Mach car
pour la plupart des armes de guerre, la vitesse de balle
en sortie canon est supersonique (2 à 3 fois la vitesse
du son) ;
- à partir du bruit de bouche généré par l’explosion de la
poudre de munition dans le canon de l’arme.
La propagation de ces deux phénomènes physiques est
représentée sur le schéma ci-dessous :
Fig. 1 : Propagation conique de l’onde de Mach (en bleu) et
propagation sphérique de l’onde de bouche (en rouge)
L’onde de mach est une onde conique dont le demi-angle
au sommet dépend de la vitesse instantanée de la balle
par la relation :
Le signal temporel de la pression acoustique captée par
un microphone à proximité de la trajectoire de la balle est
représenté sur le chronogramme ci-dessous, on y distin-
gue les deux ondes qui sont différenciées par leurs carac-
téristiques fréquentielles :
Fig. 2 : Chronogramme du signal temporel de la
pression acoustique captée par un microphone
à proximité de la trajectoire de la balle
Il est à noter qu’un tir n’est pas systématiquement caracté-
risé par ces deux ondes, une seule d’entre elles peut être
présente (Onde de mach seule dans le cas d’un tir avec un
silencieux, et onde de bouche seule dans le cas d’un tir non
agressif ou d’un tir avec une munition subsonique).
Cette signature acoustique du tir est détectée, puis enre-
gistrée à l’aide d’une structure munie de plusieurs micro-
phones (antenne acoustique) et l’on effectue ensuite un
traitement basé sur la détermination des décalages tempo-
rels entre les différents microphones pour caractériser
le vecteur normal au front d’onde acoustique pour l’onde
de Mach et/ou l’onde de bouche.
La combinaison de ces informations permet le calcul
avec une bonne précision de la position relative du tireur
par rapport à l’antenne acoustique (gisement, site, et
distance) ainsi que la trajectoire de la balle et l’estima-
tion du calibre.
Pour l’estimation du calibre, on utilise l’onde de Mach qui
lorsqu’elle arrive en un point de mesure donné (antenne
acoustique) a une forme caractéristique en N.
Les caractéristiques de cette «onde en N» permettent
l’estimation du calibre de l’arme.
En utilisant le modèle de Whitham [1] :
Sur ce modèle, le pic de pression Pmax et la durée T de
«l’onde en N» sont reliés à la longueur du projectile l, à
son diamètre d (ou calibre), à la distance de passage de
balle b, au nombre de Mach M (V
Balle
/C, C vitesse du son
and V
balle
vitesse de la balle), à la pression ambiante P0,
k and k’ sont des constantes.
Fig. 3 : Modèle de l’onde de Mach
