Qu'est-ce que la technologie de localisation de source sonore (SSL) ? La technologie de localisation de source sonore utilise plusieurs microphones à différents points de l'environnement, et mesure le signal acoustique. Le son arrive aux microphones à différents moments. Un algorithme est appliqué pour traiter le signal acoustique reçu, obtenant ainsi la direction relative (azimut et angle d'inclinaison compris), la distance et d'autres informations du point source.

Localisation de l'oreille humaine

Pour localiser une source sonore, il est facile de s'inspirer du fonctionnement de l'oreille humaine. L'oreille humaine possède une capacité de localisation monaurale et bilatérale. Dans le cas de la localisation monaurale, l'onde sonore reçue est réfléchie par différentes parties du pavillon de l'oreille avant de pénétrer dans le conduit auditif. La phase de l'onde sonore directe variant à son arrivée dans l'oreille, elle interfère avec l'auriculaire et produit un effet auditif particulier, appelé effet pavillon. Combinée à la rotation de la tête, la localisation de la source sonore peut être perçue.

En localisation binaurale, le signal reçu dans l'oreille gauche et l'oreille droite présente une différence de temps interaurale (ITD) et une différence de niveau interaurale (ILD). Le positionnement est basé sur l'ITD et l'ILD pour une localisation sonore spécifique. La détermination de l'azimut horizontal peut être exprimée mathématiquement comme un problème d'estimation de direction acoustique bidimensionnel, comme illustré à la figure 1.

Les informations ITD ont un meilleur effet sur l'estimation de l'azimut aux fréquences moyennes et basses, tandis que les informations ILD ont un meilleur effet sur l'estimation de l'azimut aux fréquences élevées. Combinées à l'effet auricule, à la rotation de la tête et à l'effet de priorité, nous obtiendrons une connaissance plus précise de l'angle, de la distance et d'autres informations sonores.

Méthode de positionnement par ultrasons

Le positionnement par ultrasons utilise principalement des méthodes de télémétrie par réflexion et détermine la position de l'objet grâce au positionnement multilatéral et à d'autres méthodes. Le système se compose d'un hôte et de plusieurs récepteurs. L'hôte est placé sur la cible à mesurer. Les récepteurs sont placés à des emplacements fixes à l'intérieur. Pour déterminer la position, l'hôte transmet des signaux de même fréquence au récepteur. Une fois reçu par le récepteur, le signal est réfléchi vers l'hôte. La distance est calculée en fonction de la différence de temps entre l'écho et l'onde transmise afin de déterminer la position.

La localisation des sources sonores peut être utilisée pour la détection des navires et des véhicules, la localisation des principales sources de bruit dans les machines (telles que les moteurs, les automobiles et les avions), la sélection des cibles, la suppression des interférences dans les équipements de communication ou la reconnaissance vocale, et la surveillance de l'état des systèmes mécaniques.

De plus, grâce à leur capacité à estimer l'intensité de la source et les informations du champ sonore, les méthodes de localisation des sources sonores sont largement utilisées dans la conception acoustique des équipements audio et des systèmes de cinéma, la mesure sans contact des vibrations et les systèmes audio de réalité virtuelle. Avec le développement du métavers, de l'apprentissage automatique, du cloud computing et de l'électronique embarquée, les perspectives d'application de la technologie de localisation des sources sonores sont de plus en plus vastes.

Avantages du positionnement par ultrasons

• Haute précision, au centimètre près
• Structure relativement simple, avec une certaine pénétrabilité
• Forte capacité anti-interférence

Inconvénients du positionnement par ultrasons

• Atténuation importante, ne convient pas aux situations à grande échelle
• La portée de réflexion est grandement affectée par l'effet multi-trajets et les limitations de la ligne de visée
• Investissements importants dans les installations matérielles

Applications de positionnement par ultrasons

• Largement intégré dans les stylos numériques
• Exploitation minière offshore et fins militaires
• Positionnement en intérieur : positionnement d'objets dans des ateliers non supervisés

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