La goniométrie appliquée à la recherche de balise

La goniométrie appliquée à la
recherche de balise souterraine.
Par Jean-Louis Mérelle
Goniométrie: Du grec ancien γονια, gônia (« angle ») avec le suffixe -métrie pour mesure.
La goniométrie est une technique principalement
utilisée pour la localisation d’émetteur radio.
Chapitre I
Théories sur les champs magnétiques.
Pôle nord - pôle sud
Tout aimant, produit un :
« champ magnétique »
N
S
Ce champ magnétique possède un :
« pôle nord » et un « pôle sud »
On appelle « lignes de champs magnétiques », des
lignes invisibles reliant le pôle nord au pôle sud.
C’est ces lignes que nous allons détecter.
• Un champ magnétique est caractérisé par sa
puissance, sa direction et son caractère continue ou
alternatif.
- Sa puissance diminue avec la distance et son caractère continue
ou alternatif.
- Sa direction varie suivant l’endroit de la mesure et du milieu
traversé.
- Son caractère :
- continue (Exemple: un aimant permanent,
le champ magnétique terrestre,…)
- alternatif (Exemple: un émetteur d’onde radio)
Précision
• Dans cet exposé nous parlerons que des:
- champs magnétiques alternatifs.
• Un champ magnétique alternatif est caractérisé par
le faites que le pôle nord et le pôle sud s’inversent
alternativement et très rapidement.
• Il n’est pas influencé par le champ magnétique
terrestre qui, lui, est continu
Chapitre II
Procédure de localisation
par goniométrie
Le principe de la goniométrie est de:
• Détecter les lignes de champs magnétiques émises
par la balise.
• D’en évaluer leurs puissances.
• Dans préciser leurs directions.
• D’exploiter les résultats obtenus pour en définir
leurs provenances.
Caractéristiques des lignes de
champs magnétiques émises par la
balise
Elles sortent par le haut de la balise pour rejoindre
le bas de la balise.
Leur forme générale ressemble à la surface d’une
pomme. L’axe étant la queue de la pomme.
Surface
Lignes de
champs
Balise
Comment détecter les lignes de
champs magnétiques.
Pour les détecter, il faut chercher à en faire passer le
maximum à l’intérieur d’une antenne cadre.
Un récepteur connecté à cette antenne les amplifiera
pour pouvoir les écouter.
Évaluer la puissance
Évaluer la puissance permettra d’estimer si la
balise est proche ou lointaine.
- Elle peut être soit lointaine en profondeur ou lointaine
horizontalement.
- Positionner le cadre verticalement ou horizontalement si
besoin.
- Se déplacer jusqu’à obtenir un signal suffisament
important pour commencer la goniométrie.
Précisez la direction
Là commence véritablement la goniométrie.
- Le principe est de chercher à connaître pour
plusieurs emplacements la direction de la source
d’émission.
- Pour cela on fait pivoter le cadre sur son axe
vertical jusqu’à disparition du signal reçu. Cela
veut dire qu’aucune ligne de champ ne traverse le
cadre et que la source d’émission est donc dans le
plan du cadre.
Par contre cette première mesure ne permet pas de
savoir si la source et devant ou derrière le cadre.
Pour cela il faut donc réaliser plusieurs relevés.
Chaque relevé augmentera la précision de la
position de la balise.
Premier relevé
C’est par
là…
Cadre vu
d’en haut
Une ligne de champ
Ou par
là…
Le signal reçu est minimum

Deuxième relevé
C’est
ici…
Cadre vu
d’en haut
Le signal reçu est minimum


C’est
ici…
Zone
d’incertitude
Troisième relevé
Cadre vu
d’en haut

Nota: Il est pratique de
matérialiser ces lignes au
moyens de ficelles, de cordes
ou de piquets plantés aux
extrémités.
Le signal reçu est minimum

La zone d’incertitude peut être réduite en
augmentant le nombre de relevé …

Dernier relevé


La rotation du cadre à la
verticale de la balise doit la faire
entendre le moins possible



Astuce !
Le repérage final est souvent délicat.
Un astuce consiste à chercher à annuler le signal en
inclinant légèrement le cadre.
Dans ce cas la balise se trouve à l’opposé de
l’inclinaison.
Refaire ensuite la manip en tournant le cadre de 90°
Nota: A n’utiliser que proche de la verticale
Signal minimum !
Le cadre est incliné par là 
 La balise est donc par là


Surface
Le TOP !
Le secret d’une bonne recherche
goniométrique est de matérialiser dans votre
tête, les lignes de champs de la balise.
• Çà, c’est la théorie. 
• Dans la pratique il peut y avoir quelques difficultés….

-
Pas de signal reçu
Signal reçu, mais très faible
Signal perturbé (Radiodiffusion, téléphone, orage…)
Signal fort, mais impossible à localiser
Pas de signal reçu
Raisons possibles
Solutions
La balise n’émet pas
- Faire vérifier par l’équipe du fond sa mise sous
tension
La balise est trop loin ou trop profonde
- Se rapprocher
- Remonter la balise (si possible)
Le terrain traversé bloque le signal
- Chercher un autre endroit plus propice (si
possible)
Le récepteur n’est pas sous tension ou mal branché
- Vérifier la mise sous tension et les branchements
Si toujours pas de signal  rentrez chez vous…
Signal reçu mais très faible
Raisons possibles
Solutions
La balise est trop loin ou trop profonde
- Se rapprocher
- Remonter la balise (si possible)
Le terrain traversé affaiblit trop le signal
- Chercher un autre endroit plus propice (si
possible)
Parasites importantes (bruit) couvrant le signal de
la balise
- Si orage, attendre un moment ou un jour plus
propice
- Arrêter téléphone, groupe éléectrogène, voiture…
Signal perturbé
Raisons possibles
Solutions
Orage à proximité ou fort orage éloigné
- Si orage local, arrêter immédiatement le repérage
(danger)
- Si orage éloigné, attendre la fin de l’orage ou
reporter à un autre jour.
- Préférer les repérages le matin. (moins d’orages)
Appareils électriques en fonctionnement
- Arrêter groupe électrogène, appareil photo (flash),
appareil électroportatif
Émetteur de radio à proximité (radio amateur,
cibiste, radiodiffusion, police, pompier, téléphone
portable…)
- Faire arrêter l’émetteur
- S’en éloigner (si possible)
Signal fort mais impossible
à localiser
Dans ce cas, malgré la force du signal, pas moyen
de trouver la verticale exacte. Repérage « flou »…
Raisons possibles
Solutions
Le terrain présente des anomalies ferreuses ou
électriques (oolites ferrugineuses, grès ferrugineux,
marnes conductrices….)
- Chercher un autre endroit plus propice (si
possible)
Une masse métallique est proche du récepteur
- Éloigner les voitures à proximité
- S’éloigner de toute autre masse métallique
- Au besoin déplacer la balise

Balise posée à côté d’un objet métallique
- Éloigner les masses métalliques ou
conductrice

Cavités multiples ou asymétriques
-Déplacer la balise de quelques mètres, loin
-des parois, du sol et du plafond (si possible)

() Dans tous les cas il faut respecter ces recommandations
Détermination de la profondeur
Ce n’est plus de la goniométrie,
mais de la géométrie !
Il s’agit d’exploiter la courbure quasi circulaire des
lignes de champs pour déterminer la profondeur
de la balise.
La précision obtenu dans ce cas sera inférieure.
Distance
Angle
La profondeur (P) est déterminée
au moyen d’un abaque
ou par une formule simple
Exemple à angle = 90° : P = 0,8 x D
Nous recherchons toujours le
minimum de signal avec le cadre
En général nous imposerons
• Soit un angle à respecter. La distance nous
donnera la profondeur.
• Soit une distance à respecter. L’angle nous
donnera la profondeur.
Le choix de la méthode dépendra des conditions du
moment.( Obstacle, pente du terrain, force du signal…..)
Bien entendu les deux méthodes peuvent être
complémentaires.
Profondeur
30 °
45 °
90 °
Première méthode:
Dans cette abaque, nous
imposerons un angle
10 m
!
Méthode pas très
pratique car il faut
déplacer le cadre en
gardant son
inclinaison
6m
Exemple :
- Cadre incliné à 45°, le signal est
minimum à 7,8 m de l’axe de la balise.
- La profondeur est de 10 m
Distance
22 m
10 m
X
Deuxième méthode :
Dans cette abaque, nous
imposerons une distance
Point O
10 m
20 m
30 m
!
L’intérêt de cette
méthode est que
l’abaque est
directement posé sur
le cadre.
Un fil à plomb fixé au
point O, indiquera
directement la
profondeur.
40 m
Inclinaison
30 m
Exemple :
- Cadre à 20 m de l’axe de la
balise, le signal est minimum à une
certaine inclinaison.
50 m
20 m
40 m
- Le fil à plomb nous indique une
profondeur de 40 m
60 m
50 m
30 m
70 m
40 m
10 m
Distance
20 m
imposée
30 m
60 m
50 m
80 m
120 m
Zone non
exploitable
90 m
Profondeur
100 m
150 m
80 m
Tout cela c’est bien beau, …
mais comment on fait dans une
galerie ?
• Vu que de nombreux cas peuvent se
présenter, l’exploitation des résultats ne
peut se faire qu’après la prise de relevé.
• Pour cela trois paramètres doivent être noté
en plusieurs points de la galerie.
• 1) La position du point de mesure.. (profondeur et
distance en mètres)
• 2) La direction du signal prit à son minimum avec
une boussole. (en degrés par rapport au nord)
• 3) L’inclinaison du cadre prit perpendiculairement
à la direction du signal prit à son minimum. ( en
degrés par rapport à la vertical)
Attention, dans ce dernier cas le sens de l’inclinaison est important !
Par convention nous donnerons une valeur positive quand le cadre est incliné
vers l’opposé de la direction du signal, une valeur négative pour l’inverse.
Un bon entraînement permettra déjà dans tirer, sur place, quelques précieux renseignements.
Profondeur
Cas 3
Balise
Angle
Distance
Cas 2
Cas 1
Zone
d’incertitude
Cadre
(Signal minimum)
Ces valeurs seront ensuite confrontées et
exploitées ultérieurement…
• A la topographie de la galerie
• Aux relevés fait en surface. (s’ils existent…)
Bonne recherche !