Optimisation par algorithme génétique de la géométrie d'antenne pour la localisation de sources

Florent Le Courtois (1) , Jean-Claude Pascal (2) , Jean-Hugh Thomas (2) , Franck Poisson (1)

1 SNCF - DIR
2 LAUM - Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans

La caractérisation des sources sonores par traitement d'antennes, en niveau, en spectre et en localisation sur le matériel ferroviaire en mouvement demande de plus en plus de précision et de justesse. En antennerie, la position des capteurs définit les propriétés de l'antenne et ainsi les performances de la mesure. L'objectif du travail est de disposer d'un outil permettant de concevoir une antenne en fonction des besoins et du contexte de la mesure. Dans un premier temps, des critères tels que la largeur du lobe principal, l'atténuation des lobes secondaires et la constance de la largeur du lobe principal en fonction de l'angle de focalisation sont identifiés comme agissant sur les performances de l'antenne. L'objectif est alors de déterminer les géométries d'antenne permettant de satisfaire au mieux les critères proposés. L'optimisation est réalisée par un algorithme génétique. Une population d'antennes est générée en plaçant aléatoirement des microphones à différents emplacements prédéfinis suivant un maillage fin de forme carrée, garantissant une mise en œuvre assez simple. L'optimalité de chaque antenne est évaluée selon un ou plusieurs critères afin d'obtenir un classement des antennes testées. L'algorithme créé une nouvelle population d'antennes à partir des antennes les plus mauvaises mais en disposant des ensembles de capteurs dans la configuration des meilleures antennes, les capteurs étant choisis aléatoirement. Cette nouvelle population d'antennes est classée à son tour. Le processus est répété sur plusieurs itérations : la population converge vers une antenne optimale, censée être la solution du problème. L'article présente le maillage des positions possibles pour les capteurs. Le fonctionnement de l'algorithme est également détaillé et sa robustesse est testée sur cent exécutions ; les propriétés des antennes issues de ces optimisations sont ensuite comparées à celles d'antennes classiques. Enfin, une simulation de localisation de source par ces antennes met en avant la pertinence de l'optimisation réalisée.

Mots clés: Antennerie; Algorithmes génétiques; Optimisation; Bruit ferroviaire

Domaines: Acoustique [physics.class-ph]; Acoustique [physics.class-ph]

Florent Le Courtois, Jean-Claude Pascal, Jean-Hugh Thomas, Franck Poisson. Optimisation par algorithme génétique de la géométrie d'antenne pour la localisation de sources. 10ème Congrès Français d'Acoustique, Apr 2010, Lyon, France. ⟨hal-00542609⟩