Modélisation et étude expérimentale d'un système multi-éléments de communication ultrasonore basses fréquences

par Arthur Aubertin

Projet de thèse en Informatique temps réel, robotique et automatique - Fontainebleau

Sous la direction de Pierre Jouvelot et de Julien De Rosny.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique , en partenariat avec Mathématiques et Systèmes (laboratoire) , CRI - Centre de Recherche en Informatique (equipe de recherche) et de École nationale supérieure des mines (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-12-2017 .


  • Résumé

    L'objectif principal de ces travaux de recherche est l'étude de faisabilité de l'application de capteurs multi-éléments ultrasons à un domaine de fréquence dans lequel ils ne sont pas utilisés, les ultrasons basses fréquences compris dans l'intervalle [18 kHZ ; 22 kHz]. L'originalité de ce travail de recherche réside également dans son domaine d'application, la communication aérienne mobile par ultrasons basses fréquences à l'aide de réseaux multi-éléments. La société Stimshop utilise actuellement une technologie brevetée de communication ultrasonore qui utilise la modulation par chirp, aussi appelée modulation linéaire de fréquence, développée par Romain Deprez, chercheur en acoustique et traitement du signal, anciennement employé dans l'entreprise. Ce procédé permet d'obtenir un signal stable et efficient, à savoir présentant une bonne résistance aux interférences ainsi qu'une plus grande portée de transmission à énergie d'émission constante qu'avec une méthode classique. Afin d'évaluer quels types de modulations et formes du signal seraient les plus adaptés à ce travail de recherche, des simulations pourront êtres réalisées à partir des différentes recherches menées ces dernières années dans le domaine de la communication dans l'air par ultrasons. Une fois le signal défini, la question dès lors est de savoir comment maîtriser sa propagation à l'aide d'un capteur multi-éléments, afin de contrôler la directivité et la focalisation du signal. On doit donc réaliser un travail préalable de choix du dispositif d'émission, un capteur multi-éléments, en s'appuyant sur la recherche dans la communication, dans le contrôle non-destructif, dans l'offre des capteurs et concepts électromagnétiques transposables à l'acoustique, mais également dans le domaine de l'acoustique audible, ainsi que sur des brevets. À partir de ces recherches, un émetteur ultrasonore multi-éléments basses fréquences pourra être conçu et étudié. La composition et le fonctionnement du dispositif de communication seront étudiés et expérimentés, de même que la capacité à transmettre de l'information. Ces résultats pourront être éprouvés dans des applications de transmission de données ou de géolocalisation intérieure.

  • Titre traduit

    Modelling and experimental study of multi-element, low-frequency ultrasonic communication system


  • Résumé

    The main goal of the research works is the feasibility study of the multi-elements ultrasonic sensor application to an unused frequency domain, the low frequency interval [18 kHz ; 22 kHz]. In fact, the originality of this research work is its application field, the mobile air communication by low frequency ultrasound with multi-element networks. Stimshop company currently uses a patented ultrasonic communication technology based on chirps, also known as linear frequency modulation, developed by Romain Deprez, former company employee and Acoustic and Signal Processing researcher. This process offers a more stable and efficient signal, interference resistant and a further range of transmission with constant emission energy than with the classic method. In order to evaluate which kind of modulation and wave forms would be more appropriate to this research, we can base simulations on different researches already made. Once the signal established, the question is how to control its propagation with a multi-element sensor, in order to control the signal directivity and focalization. We have to work on the emission device first, a multi-element sensor, by using the research on different fields like communication, non-destructive testing, sensors and electromagnetic concepts transposable to acoustic, but also like audible acoustic and patents. Based on those researches, an ultrasonic multi-element low frequency emitter could be made and studied. The composition and the functioning of the communication device will be examined and experimented, as its ability to transmit informations. Those results could be tested in data transmission on indoor geolocation applications.