Brevet FR2092111A1 — publié le 19720121

La présente invention concerne un générateur de balayage pour déterminer la position d'un point dans un système de coordonnées cartésiennes, tel qu'un tube à rayons cathodiques du type utilisé dans les indicateurs de gisement et de distance PPI. L'invention 5 concerne plus particulièrement un système de commande numérique de balayage en spirale utilisant des analyseurs numériques différentiels pour commander un indicateur de gisement-distance de sonar. pour Les générateurs classiques de balayage en spirale mis au point/ la visualisation des indications des sonars utilisent des générateurs 10 de fonction analogique commandés par un signal sinusoïdal ie balayage en azimut. D'autres systèmes ont été étudiés, aui utilisent des techniques analogiques et numériques. Ces techniques hybrides éliminent certains problèmes de coût et de stabilité des systèmes analogiques, mais ne permettent pas d'obtenir le même degré de pré-15 cision que les techniques purement numériques consistant à calculer les trains d'impulsions de balayage en spirale avec synchronisation sur les signaux analogiques d'azimut. Par exemple, on peut facilement obtenir un signal cosinus à partir d'un signal sinusoïdal de balayage en azimut. Les signaux sinus et cosinus peuvent ensuite 20 servir à commander numériquement des générateurs de fréquences variables. On peut également utiliser des multiplicateurs de fréquence pour produire des trains d'impulsions de distance dont la fréquence est une fonction non seulement du sinus et du cosinus de l'angle de balayage Q, mais également de la distance lorsque le balayage en 25 spirale progresse à partir de son centre. Il serait particulièrement souhaitable de produire des trains d'impulsions de balayage en fonction de l'angle de balayage et de la distance pour un générateur de balayage en spirale ne dépendant pas de la stabilité d'amplitude de signaux analogiques, mais uniquement 30 d'un signal de balayage en azimut pour réaliser la synchronisation en un ou plusieurs points cardinaux lorsque le signal d'azimut décrit des cycles successifs pendant la production des trains d'impulsions de balayage en spirale. . . , /genedateur ae Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un 35 trains d'impulsions de balayage en spirale Ax et Ay servant à déterminer la position d'un point dans un système de coordonnées cartésiennes, comprend une paire d'analyseurs numériques différentiels à 71 15260 2092111 couplage croisé calculant les sinus et les cosinus en synchronisme avec un signal sinusoïdal de balayage en azimut et d'autres analyseurs numériques différentiels reliés aux analyseurs différentiels de sinus et de cosinus pour calculer les valeurs absolues X et Y 5 sous la forme de trains d'impulsions représentant les incréments Ax et Ay à des fréquences proportionnelles aux valeurs respectives |X| et lY| • Un oscillateur applique aux analyseurs numériques différentiels un couplage croisé des incréments finis d'angle de balayage synchronisés avec le signal d'azimut,tandis que les trains d'impul-10 sions de balayage en spirale sont produits pour un cycle de distance complet de la spirale de balayage. L'un des analyseurs numériques différentiels à couplage croisé calcule une intégrale égale à \sin q\ , tandis que l'autre calcule une intégrale égale à {cos ©|. Des compteurs réversibles d'intégrale faisant -ar*ie iss analyseurs 15 à couplage croisé sont synchronisés et commandés pour compter et décompter les signaux par une logique de commande qui détecte les points cardinaux du signal d'azimut. Le sens de comptage de l'un des compteurs d'intégrale est inversé à chaque point cardinal et son contenu est ré-initialisé à la valeur correcte pour éviter la possi 20 bilité d'erreurs cumulatives. En même temps, les accumulateurs des analyseurs à couplage croisé sont ré-initialisés à une valeur prédéterminée qui peut être zéro, mais qui est de préférence égale à la moitié de la valeur maximale qu'ils peuvent accumuler. Les trains d'impulsions désirés Ax et Ay du balayage en spira 25 le sont produits par quatre analyseurs numériques différentiels sépa rés fonctionnant en multiplicateurs de fréquence des impulsions de distance. Pour le train d'impulsions Ax, un analyseur numérique différentiel fournit des incréments de distance en fonction d'une intégrale variable R et, comme ordres d'itération, des incréments 30 Au de sin 6, alors qu'un second analyseur numérique différentiel pro duit également des incréments de distance à partir de l'intégrale variable ïï et des incréments Ar d'un oscillateur de distance. Les in créments de distance sont combinés par une réunion logique pour produire les quanta de distance Ax (incréments). Les incréments Ay sont 35 produits de la même manière par deux analyseurs numériques différentiels dont les sorties sont combinées par une réunion logique, un intégrateur numérique fournissant les incréments de distance Ay en fonction de l'intégrale variable R et, comme ordres d'itération, des 71 15260 2092111 incréments Av de cos © fournis par l'un des analyseurs numériaues différentiels à couplage croisé. l'autre intégrateur numérique forme des incréments Ay en fonction de l'intégrale variable Tet des incréments Au. Les coordonnées cartésiennes de la spirale sont ensuite 5 calculées par des accumulateurs séparés qui totalisent les incréments de distance Ax et Ay. Les accumulateurs sont des compteurs réversibles synchronisés avec les compteurs d'intégrale des analyseurs numériques différentiels à couplage croisé. A la fin de chaoue cycle de génération d'une spirale de balayage, les accumulateurs X et Y 10 sont remis aux coordonnées du point de départ du cycle suivant, généralement l'origine des axes du système de coordonnées. Dans les applications où le rayon ou distance varie lentement par rapport à 6, il est possible de n'utiliser que deux intégrateurs numériques associés aux analyseurs numériques différentiels à couplage 15 croisé de façon à obtenir les incréments Ax en fonction de 1'intégrale variable R et des incréments Au de l'un des analyseurs à couplage croisé, et les incréments Ay en fonction de l'intégrale variable R et des incréments Av de l'autre analyseur à couplage croisé. D'autres caractéristiques et avantages de la présente inven-20 tion ressortiront au cours de la description qui va suivre,faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une seule forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins : 25 la figure 1 est un schéma synoptique fonctionnel d'un systè me sonar auquel s'applique le générateur de balayage en-spirale de la présente invention ; la figure 2 est un schéma plus détaillé du générateur de balayage en spirale de la présente invention ; 30 la figure 3 est un schéma d'un analyseur numérique différentiel. Le couplage croisé des analyseurs numériques différentiels de la figure 2 est indiqué symboliquement par une ligne discontinue? la figure 4 est un circuit à anti-coïncidence que l'on peut utiliser dans le système de la figure 3 pour effectuer la réunion 35 logique de deux trains indépendants d'impulsions sans pertes d'impulsions ; la figure 5 illustre un circuit permettant de déterminer les 71 15260 ~4~ 2092111 points cardinaux du signal sinusoïdal de synchronisation en azimut et les signes des dérivés X et Y du système de l'invention ; la figure 6 est un diagramme de synchronisation facilitant la compréhension du fonctionnement du circuit de la figure 5 ; 5 la figure 7 est un schéma facilitant la compréhension du fonctionnement du système de la figure 2 ; la figure 8 représente le circuit qui produit les incréments d'azimut et de distance dans le système de la figure 2 ; la figure 9 est un schéma d'une forme particulière de la 10 présente invention, destiné aux applications dans lesquelles le rayon ou distance varie lentement. La figure 1 représente un système sonar utilisant le générateur de balayage en spirale de la présente invention. Un tel système comprend un transducteur acoustique omnidirectionnel 10 constitué 15 d'une matrice d'éléments piézoélectriques, par exemple des éléments de céramique au titanate de baryum ou au titanate-zirconate de plomb, disposés en une matrice cylindrique de rangées horizontales et de colonnes verticales. Un circuit de commande d'émission 11 est programmé par un programmateur électronique 12 pour exciter simultané-20 ment toutes les colonnes d'éléments du transducteur de telle façon qu'il rayonne un faisceau sonore omnidirectionnel. Dans une forme de réalisation pratique, le transducteur acoustique peut comprendre sept rangées superposées et soixante douze colonnes verticales. Un élément piézoélectrique convertissant les 25 impulsions de pression en impulsions de tension, la présence d'objets sera détectée par le balayage en séquence des colonnes d'éléments à partir d'une origine représentant le gisement relatif 0° sur une console de visualisation 13 de type PPI (indicateur gisement-distance). 30 Pour balayer séquentiellement les colonnes du transducteur 10, des commutateurs de réception 14 sont validés par un signal de balayage en distance fourni par le programmateur 12 après l'émission d'une impulsion sonore. Des amplificateurs 15 appliquent les signaux des commutateurs de réception à un analyseur-récepteur qui, 35 dans le cas d'une visualisation gisement-distance, échantillonne périodiquement les signaux combinés de toutes les rangées des colonnes successives. En présence d'un objet situé à une distance donnée 71 15260 2092111 dans un azimut donné, au moment où l'analyseur-récepteur 16 balaie la colonne qui correspond au gisement de l'objet (au bout d'un temps suffisant pour que l'impulsion sonore émise ait eu le temps de faire l'aller et retour correspondant à la distance), il apparaît 5 un signal vidéo qui est appliqué à la console de visualisation 13 sous la forme d'un signal de commande d'intensité qui intensifie le spot sur l'écran du tube à rayons cathodiques avec un angle d'azimut et une distance du centre correspondant au gisement et à la distance de l'objet, la position du spot sur l'indicateur gisement-dis-10 tance est mise en corrélation avec la position réelle de l'objet par un générateur de balayage en spirale 17 qui fait décrire au faisceau électronique du tube de la console de visualisation 13 des points s'écartant en spirale du centre de l'écran avec une augmentation monotone de la distance et un angle d'azimut correspondant directe-15 ment à la position de l'analyseur-récepteur 16 lorsqu'il balaie cy-cliquement les colonnes du transducteur 10. Cette fonction est assurée par le générateur de balayage en spirale de la présente invention,qui produit des trains d'impulsions Ax et Ay intégrés dans la console de visualisation pour fournir les coordonnées cartésiennes des posi-20 tions successives de la spirale que décrit le faisceau électronique. Comme on le verra plus en détail par la suite en regard des figures 2 et 9, deux analyseurs numériques différentiels sont réunis par un couplage croisé pour fournir, à partir d'incréments A6, les dérivées de \sin ©| et |cos Q|. Ces dérivées sont ensuite multipliées 25 par un facteur distance à croissance monotone dans des intégrateurs numériques pour former les dérivées des coordonnées cartésiennes X et T qui sait respectivement égales à R jsin ©[ et R jcos ©| . Une logique de commande 18 est déclenchée par le signal de validation du balayage en distance SBD du programmateur 12 pour four-30 nir les incréments AQ et Ar servant à produire les signaux de réinitialisation des compteurs et des accumulateurs d'intégrale du générateur 17, ainsi que les signaux de sens de comptage C/D des compteurs réversibles. De plus, la logique de commande 18 détermine continuellement les signes de X et de Y à partir du signal sinusoïdal 35 d'azimut que fournit le récepteur 16 pour synchroniser en azimut 1'indicateur 13 avec le balayage des colonnes du transducteur 10. Si nécessaire, la logique de commande 18 peut également fournir les 71 15260 -6- 2092111 signaux de début de balayage DB et de fin de balayage FB par une simple différentiation des fronts avant et arrière du signal de validation de balayage SBD. Bien que l'invention soit plue particulièrement décrite 5 dans le cadre d'un système sonar dont l'indicateur gisement-distance comporte un balayage/spirale, il va de soi que le système de la figure 2 est également applicable à d'autres types de systèmes, par exemple aux indicateurs gisement-distance d'un système radar ou même à une commande numérique de machine-outil. Dans les applications 10 sonar et radar, la distance augmente de zéro à maximum lentement dans le cas du sonar, et rapidement dans le cas du radar. Dans d'autres applications de l'invention, 1*angle © et la distance ou rayon peuvent varier à des vitesses différentes. Le système de la figure 2 s'adapte à toutes ces applications, y compris les radars et les t5 sonars. Lorsque la variation de distance est très lente, comme dans les sonars, on peut utiliser un générateur de balayage en spirale de type simplifié qui est décrit plus en détail en regard de la figure 9. Sur la figure 2, des trains d'impulsions Ax et Ay de balayage en spirale sont fournis par un premier analyseur numérique différen-20 tiel 21 et un seconciânalyseur numérique différentiel 22 couplés de manière croisée pour calculèr les valeurs absolues de V et de U correspondant àJcos ©| et |sin ©| . En même temps que sont calculée les |sin ©| et |cos ©l par les analyseurs numériques différentiels, les dérivées de Isin ©\ et \cos ô\ sont fournies d'après les équations 25 suivantes : d© représentant les incréments de balayage en azimut. Dans la pratique, les équations (t) et (2) ci-dessus sont résolues au moyen û'in-30 créments finis A©, Au et Av. Les incréments Au et Av sont produits par le processus normal d'itération des analyseurs qui reçoivent les incréments d©, et les compteurs d'intégrale des analyseurs respectifs 21 et 22 intégrent les incréments Au et Av pour fournir les valeurs 1y| et \u\. Pour ce faire, la logique de commande 18 (figure 1) qui 35 détecte les points cardinaux (0°, 90°, 180° et 270°) du signal sinusoïdal de balayage en azimut, synchronise et commande le sens de comptage des analyseurs numériques respectifs pour que lés signes de en du = vd© = cosôd© dv = -vd© = -sinôd© (D (2) 71 15260 2092111 sin 0 et cos 0 soient synchronisés avec le récepteur 16. Bien que l'on puisse appliquer les signes aux intégrales V et U fournies par les analyseurs numériques différentiels 21 et 22, il n'est pas nécessaire de procéder ainsi à condition que 5 les compteurs d'intégrale changent cycliquement de sens de comptage pour compter normalement de 0,000...0 jusqu'à 0,111..,1, puis décomptent à partir de cette valeur en changeant de direction à chaque point cardinal du signal d'azimut. Dans le cas du compteur d'intégrale de l'analyseur 21, le comptage normal correspond aux premier et 10 troisième quadrants de chaque cycle de signal d'azimut et le décomptage correspond aux second et quatrième quadrants. Quand le compteur d'intégrale \sin 0| compte, le compteur d'intégrale |cos ô| décompte. On peut éviter les erreurs cumulatives de l'intégration de \sin et |cos ô{ en initialisant les compteurs d'intégrale à leur 15 valeur correcte à chacun des quatre points cardinaux d'un cycle du signal d'azimut. Au début des premier et troisième quadrants de chaque cycle, le compteur d'intégrale de l'analyseur 22 est initialisé à zéro, alors que le compteur d'intégrale de l'analyseur 21 est initialisé à un. Aux second et quatrième quadrants , les valeurs d'ini-20 tialisation sont échangées. Avant une description détaillée du fonctionnement du dispositif de la figure 2, il convient de rappeler le fonctionnement de base d'un analyseur numérique différentiel dont les principaux composants sont entourés d'une ligne en tirets sur la figure 3,qui re-25 présente l'analyseur 21 de la figure 2. Les analyseurs'numériques différentiels des figures 2 et 9 ont essentiellement les mêmes composants de base. Les composants de l'analyseur numérique différentiel 21 calculent les termes de l'équation (1). Un compteur réversible 24 con-30 tient la valeur actuelle de l'intégrale V. L'analyseur 21 calcule en continu la valeur V qui est égale à jcos ©( , si l'on initialisé aux valeurs voulues le compteur réversible 24 à chaque point cardinal du signal d'azimut du récepteur 16 (figure 1) et si l'on commande convenablement le sens de comptage. 35 Le contenu du compteur 24 et celui d'un accumulateur 26 sont additionnés en- continu par un additionneur 25 pour fournir un signal 71 15260 -8- 2092111 somme S et un report R lorsque la somme dépasse la valeur maximale que peut enregistrer l'accumulateur 26. Dans la pratique, le compteur réversible 24, l'additionneur 25 et l'accumulateur 26 peuvent avoir une capacité quelconque, par exemple onze chiffres binaires. 5 Ainsi, pour chaque incrément AQ, l'analyseur 21 fournit par son additionneur 25 une somme à l'accumulateur 26 et transmet de temps en temps un signal de report sous la forme d'un incrément Au. Cette fonction est assurée sur la figure 3 par les portes ET 27 et 28. Cependant, il va de soi que la transmission d'un incrément Au en 10 réponse à un incrément A© peut être réalisée par une simple porte ET. L'introduction de la somme dans l'accumulateur 26 doit être effectuée par une porte ET séparée semblable à la porte 27 pour chaque étage binaire de l'accumulateur si, pour des raisons de vitesse, on préfère utiliser, un. additionneur parallèle et un transfert de la somme 15 en parallèle. Les incréments Au sont appliqués au compteur réversible d'intégrale de l'analyseur numérique différentiel 22 pour former l'intégraleju) qui est égale à Jsin ©| , de la même manière que le compteur 24 reçoit les incréments Av pour former l'intégrale . 20 Ainsi, les analyseurs numériques différentiels 21 et 22, qui sont identiques, sont couplés par des oonnexions croisées pour fournir les valeurs absolues du cos et du sin et les incréments Av et Au à des fréquences proportionnelles à ces valeurs. Cependant, étant donné que la valeur absolue de sin © diminue de un à zéro quand 25 la valeur absolue de cos 9 passe de zéro à un, les valeurs d'initialisation et les signaux de sens de comptage des compteurs d'intégrale sont indépendantes. A cet effet, les signaux correspondant au compteur- d'intégrale de l'analyseur 21 sont suivis d'un indice un,alors que ceux du compteur d'intégrale de l'analyseur 22 sont 30 suivis d'un indice deux. Le compteur d'intégrale 24 est un compteur classique dont le comptage est commandé par une tension donnée telle que +6 volts et dont le décomptage est commandé par une seconde tension donnée, telle que 0 volt, la limite supérieure de comptage étant 0,111 «,..1 35 et sa limite inférieure de comptage étant 0,000...0. Il est facile de réaliser une telle plage de comptage limitée aux deux bouts au moyen d'une porte d'entrée d'incréments qui est normalement 71 15260 -9- 2092111 validée et qui est inhibée par une porte ET détectant la valeur 0,111...1 dans le sens de comptage, et qui est inhibée par une autre porte ET détectant la valeur 0,000...0 dans le sens de décomptage. Il va de soi que l'on peut utiliser d'autres techniques. 5 Le signal de sens de comptage C/D peut être un simple signal binaire. Pour le compteur 24 fournissant cos ô, le signal C/D_^ est synchronisé de façon à provoquer un comptage dans les second et quatrième qua-drants et un décomptage dans les premier et troisième quadrants, alors que le signal C/D ^ du compteur d'intégrale de l'analyseur 22 10 est inversé, c'est-à-dire qu'il commande le comptage pendant les premier et troisième quadrants et le décomptage pendant les second et quatrième quadrants. Les signaux de ré-initialisation sont également synchronisés aux points cardinaux du signal d'azimut de façon que le compteur 15 d'intégrale de l'analyseur numérique différentiel 21 reçoive un signal de mise à zéro 0^ forçant à zéro chaque étage du compteur lorsque ô est égal à 90 et à 270°. Pour les autres points cardinaux, c'est-à-dire lorsque © est égal à 0° et à Î80°, un signal de remise à t ^ force chaque étage du compteur 24 à l'état binaire 1. 20 Ainsi, dans la pratique, le compteur est remis à zéro lorsque Q. [cos 0| est supposé être zéro et/un nombre binaire égal à un incrément près de la valeur maximale de jcos Q| , lorsque celle-ci est supposée être 1,000...0. Ceci facilite la réalisation de l'analyseur numérique différentiel sans introduire une erreur importante. En d'autres ter-25 mes, le signal 1 ^ force le compteur d'intégrale 24 à la valeur 0,111 ...1 qui est pratiquement égale à 1,000...0. Le compteur d'intégrale de l'analyseur numérique différentiel 22 est de même remis à zéro et à une valeur presque égale à l'unité en fonction de la valeur absolue de sin © aux points cardinaux 0°, 90e, 180° et 270°. 30 Pour minimiser l'erreur qui apparaît dans les accumulateurs des analyseurs 21 et 22 par suite de l'initialisation des compteurs d'intégrale à chacun des points cardinaux, l'accumulateur de chaque analyseur numérique différentiel est initialisé à la moitié de sa valeur en remettant à zéro la totalité de ces étages,à l'exception du 35 bit de plus haut rang qui est mis à un, c'est-à-dire en initialisant les accumulateurs à 0,100...0. 71 15260 ",0- 2092111 Les analyseurs numériques différentiels 21 et 22 opèrent en continu sur les incréments A© pour fournir les valeurs absolues de sin G et cos Q et les intégrales respectives U et V. Les incréments A© fournis par un oscillateur d'azimut sont appliqués aux 5 analyseurs 21 et 22 pendant la durée du signal de validation de balayage en distance SBD. Ceci peut être réalisé de manière commode au moyen d'un oscillateur stable dont la fréquence est suffisamment haute pour que les compteurs d'intégrale atteignent exactement les valeurs absolues de sin © et cos © lorsqu'ils comptent et décomp-10 tent pendant les alternances successives du signal d'azimut. Le signal de validation SBD peut simplement ouvrir des portes pour transmettre les incréments A© aux analyseurs 21 et 22. Les trains d'impulsions de coordonnées X et Y sont ensuite calculés à partir des équations différentielles numériques suivantes : 15 Ax = RAu + UAr (3) Ay = RAv + Vâr (4) L'intégrale R du premier terme de chaque équation est fournie par un compteur 30 qui est remis à zéro au front avant du signal de validation de balayage SBD du programmateur 12 et qui compte les 20 incréments Ar fournis par un oscillateur de la logique de commande 18 pendant la durée du signal SBD, comme les impulsions A© qui sont appliquées aux analyseurs 21 et 22. Les quatre termes des équations (3) et (4) sont calculés par quatre analyseurs numériques différentiels 31 à 34 qui utilisent 25 le contenu du compteur de distance 30 ou intégrale R pour les analyseurs 31 et 32 et les contenus des compteurs d'intégration des analyseurs 21 et 22 ou intégrales 7 et U pour les analyseurs 33 et 34. Le symbole utilisé pour les analyseurs numériques différentiels, 21 et 22 n'est pas le même que celui des analyseurs 31 à 34 pour mon-30 trer que les analyseurs 31 et 32 partagent le compteur d'intégration 30 pour fournir les premiers termes des équations (3) et (4), et que les analyseurs 33 et 34 partagent les compteurs d'intégrale aes analyseurs 21 et 22 pour fournir les seconds termes des équations (3) et (4). 35 L'analyseur 33 produit des incréments Ay^ en réponse aux in créments Ar à une fréquence variant avec la valeur de l'intégrale V, c'est-à-dire Jcos ©j, alors que l'analyseur 31 fournit des incréments 71 15260 2092111 en réponse aux incréments Av à une fréquence croissant de manière monotone du front avant au front arrière du signal de validation SBD pour un cycle complet de la spirale de balayage. Les incréments Ay^ et Ay^ sont additionnés dans une porte OU 35 pour 5 fournir un train d'impulsions dont la fréquence augmente dans le temps en même temps que la distance ou rayon d'éloignement de la spirale de balayage. Cependant, la fréquence à croissance monotone des incréments Ay est modulée par \cos ©| , non seulement à cause de l'intégrale V qui est appliquée à l'analyseur 33, mais également 10 à cause des incréments Av qui sont appliqués à l'analyseur 31 et dont la fréquence est fonction de l'intégrale "V de l'analyseur 21. Les analyseurs 32 et 34 fournissent de même des incréments Ax^ et Ax2 qui sont additionnés par une porte OU 36 pour produire un train d'incréments Ax dont la fréquence est essentiellement une fonction 15 croissante du temps pour une augmentation monotone de la distance ou rayon de la spirale de balayage, mais qui est modulée par l'intégrale U égale à )sin ©). On notera que toute coïncidence des impulsions d'incrément aux entrées des portes OU se traduit par la perte de l'une des impul-20 sions. Dans certaines applications,où cette perte peut être importante, les impulsions d'incrément sont appliquées à travers des bascules-tampons PF1 et FF2 qui sont réarmées par des impulsions d'horloge décalées CP1 et CP2. La figure 4 représente un tel circuit d'application des incréments Ax^ et Ax,,. Les bascules FF^ et FF2 25 sont de type R-S classique, déclenchées par les fronts avant des impulsions appliquées. En d'autres termes, les circuits d-e mise à un et de mise à zéro d'une bascule donnée comprennent un réseau diffé-renciateur et une diode série fonctionnant de manière classique. Une fois à l'état un, la bascule valide l'une des deux portes ET 39 30 pour transmettre une impulsion d'horloge à la porte OU 36. L'impulsion d'horloge transmise remet immédiatement à zéro la bascule,et les impulsions Ax correspondant aux incréments Ax^ et Ax2 sont transmises à travers la porte OU 36 avec un certain décalage dans le temps, à condition que les impulsions d'horloge CP^ et CP^ appliquées 35 aux deux portes ET soient elles-mêmes décalées. Un système simple permettant d'obtenir ce décalage consiste à utiliser des impulsions d'horloge CP-j dont la fréquence est égale ou supérieure à la plus 71 15260 -12- 2092111 10 15 20 25 30 haute des fréquences des incréments AG et Ar, les impulsions CP^ étant obtenues au moyen d'une ligne à retard convenable. Par exemple, si la fréquence des impulsions d'horloge CP^ est égale à la fréquence des impulsions AG, la durée des impulsions CP^ peut être fixée à un quart de la période d'un cycle complet d'impulsions d'incrément AG. Le retard introduit doit être égal à la moitié d'une période du cycle complet des incréments 0. La fréquence maximale de transmission des impulsions d'incrément Ax par la porte OU 36 est, dans ce cas,double de celle des impulsions d'horloge 0P^. Pour obtenir les dérivéetX et Y des coordonnées du système de balayage en spirale, la ccnsole de visualisation 13 de la figure 1 est équipée de compteurs réversibles 37 et 38 qui reçoivent respectivement les incréments Ax et Ay. Les valeurs X et Y croissent en général de manière monotone, mais sont respectivement modulées en fonction de Jcos Q\ et jsin 0|. Pour ce faire, on commande le sens de comptage du compteur 37 au moyen du signal de commande C/D ^ du compteur d'intégrale de l'analyseur 22. De même, le compteur réversible 38 reçoit le signal de commande C/D ^ du compteur d'intégration de l'analyseur 21. A la fin de chaque cycle de génération de la spirale de balayage, les compteurs 37 et 38 sont remis à zéro (RAZ) en même temps que le compteur de distance 30. Cette remise à zéro de tous les compteurs est facile à réaliser au moyen du front arrière du signal de validation SBD du programmateur 12. On obtient ainsi,par le couplage croisé des analyseurs 22 et 21, les dérivées de Jsin 0j etJcos G| , dérivées qui sont appliquées aux analyseurs 31 à 34 pour fournir les dérivéesdes coordonnées X et Y de la spirale de balayage, d'après les équations précédentes (3) et (4). Dans les applications où la distance varie lentement par rapport à l'azimut (0} il est possible de réduire les équations (3) et (4) aux formes simplifiées suivantes : Les dérivéesX et Y peuvent alors être calculées au moyen des analyseurs 21 et 22 et de deux analyseurs de multiplication de distance 31 et 32, comme représenté figure 9. On notera que dans les deux cas, les dérivées X et Y sont des valeurs absolues car, dans les formes préférées de l'invention, on ne les calcule qu'à partir des Ax = RAu Ay = RAv (5) (6) 71 15260 2092111 valeurs absolues de sin G et cos G» Les signes de sin G et cos G sont déterminés indépendamment des calculs de X et de Y et sont directement transmis à l'indicateur gisement-distance pour simplifier la réalisation des analyseurs numériques différentiels. 5 Avant la description détaillée de la seconde forme de réali sation illustrée figure 9, le processus de détermination des signes X et Y illustré par les figures 5 et 6,va être décrit. Le signal sinusoïdal d'azimut (sin Q) représenté sur la figure 6, est appliqué à la logique de commande 18 (figure 1) qui comprend le circuit 10 de la figure 5. Un déphaseur de 90° 40 fournit un signal en quadrature de phase avec le signal sinusoïdal d'azimut de la figure 6. Ainsi, si le signal d'azimut représente sin 0 pour la spirale de balayage, le signal de sortie du déphaseur 40 représente cos G. A 0°, sin 0 est nul et cos G est égal à +1. Dans le premier quadrant; 15 sin 0 augmente jusqu'à +1 et cos 0 diminue jusqu'à 0. Dans le second quadrant, sin G diminue jusqu'à 0 et cos G augmente en valeur absolue, mais avec un signe négatif. Dans le troisième quadrant , cos 0 diminue en valeur absolue jusqu'à 0, tandis que sin G augmente en valeur absolue avec un signe négatif. Enfin, dans le quatrième quadrant, 20 cos 0 augmente jusqu'à +1,alors que sin 0 diminue en valeur absolue jusqu'à 0. Le circuit comprend des comparateurs différentiels 41 et 42 qui ne sont que des amplificateurs différentiels à gain élevé et fournissent les signaux A et B en ondes rectangulaires du diagramme 25 de la figure 6. Les signaux A et B sont inversés par des inverseurs 43 et 44 pour fournir les signaux A et B. Si l'on convient qu'un 0 binaire désigne un signe positif et un 1 binaire un signe négatif des dérivées X et Y de la console PPI 13 de la figure 1 (le 0 binaire étant représenté par un potentiel de 0 volt et le 1 binaire par un 30 potentiel de +V volts), on voit que les signaux complémentaires A et E représentent directement les signes de sin G et de Cos ©. Le signe de X correspondant à celui de sin 0 et le signe de Y correspondant à celui de cos 0, les signaux complémentaires A et B peuvent être directement utili-eés pour indiquer sous une forme binaire le signe 35 des dérivées respectives X et Y à la console PPI. Il est important que les fronts avant et arrière des ondes rectangulaires A et B soient synchronisés avec les transitions à 71 15260 -14- 2092111 zéro ou points cardinaux des ondes sinus et cosinus.Pour ce faire, des potentiomètres 45 et 46 permettent d'ajuster les références de zéro des comparateurs différentiels qui, comme on l'a vu précédemment, sont des amplificateurs différentiels à gain élevé se satu-5 rant très rapidement dès que les signaux d'entrée dépassent l'axe zéro et deviennent positifs,et se bloquant très rapidement lorsque les signaux d'entrée recoupent l'axe zéro. Ces amplificateurs à gain élevé qui ont l'avantage d'aduler pratiquement l'hystérésis, sont protégée contre les signaux d'entrée excessifs par des tO diodes limitatrices D1 à D^. les ondes rectangulaires peuvent évidemment être obtenues par diverses autres techniques, telles qu'un circuit bascule de Schmitt qui est largement utilisé dans les circuits de comptage et d'impulsions grâce à son hystérésis qui peut être rendu sensiblement nul par un choix convenable des paramètres 1*5 du circuit. Des différenciateurs 47 à 50 fournissent des impulsions positives et négatives pointues à l'apparition des fronts avant et arrière des formes d'ondes rectangulaires A, A, B et B. Des diodes Dc à Dd 5 o ne transmettent que les impulsions positives à un circuit de mise 20 en forme 51, par l'intermédiaire d'une porte OU 52 pour produire les impulsions positives (T)de la figure 6 en coïncidence avec les points cardinaux des ondes sinus et cosinus.Ces impulsions de points cardinaux sont ensuite utilisées par la logique de commande 18 pour fournir les signaux d'initialisation (INIï) et de sens de comptage 25 (C/D) au générateur de balayage en spirale 17 de la figure 2, conformément aux équations booléennes suivantes : Initialisation à 1 = ^(AB + ÂB) Initialisation à 0 (0-^) = T(AB + ÂB) Sens de comptage (C/D-^)* = AB + AB 30 Initialisation à 1 = + ÂB) Initialisation à 0 (O-^) = T(AB + AB) Sens de comptage (C/D~2)* = AB + AB Initialisation à (1/2) = T * Vrai pour le comptage et faux pour le décomptage. 71 15260 -15- 2092111 Ces signaux de commande sont appliqués aux compteurs d'intégrale des analyseurs numériques différentiels 21 et 22. L'indice 1 indique que le signal de commande concerne l'analyseur 21 et l'indice 2 indique qu'il concerne l'analyseur 22. De plus, l'accu-5 mulateur de chaque analyseur 21 et 22 est initialisé à la moitié de sa capacité (c'est-à-dire à 0,100,..0) à chaque point cardinal, au moment où apparaît l'impulsion de synchronisation T. Bien que trois équations booléennes distinctes soient représentées pour chacun des analyseurs 21 et 22, il va de soi que le comp-10 teur d'intégrale de l'analyseur 21 peut être initialisé à 1 (c'est-à-dire à 0,111...1) par le même signal qui initialisé le compteur de l'analyseur 22 à zéro (c'est-à-dire à 0,000...0) et vice versa. En conséquence, il suffit de deux signaux d^éommande que l'on peut appeler C^ et C2 pour établir les deux conditions d'initia-15 lisation des compteurs d'intégrale des analyseurs 21 et 22, car il suffit d'inverser les deux signaux de commande de l'analyseur 21 pour initialiser le compteur d'intégrale de l'analyseur 22. Etant donné que le compteur d'intégrale de l'analyseur 21 compte pendant que celui de l'analyseur 22 décompte, il suffit d'inverser le signal 20 de sens de comptage du compteur d'intégrale de l'analyseur 21 pour pouvoir commander le compteur d'intégrale de l'analyseur 22. La figure 7 illustre l'orientation qu'il faut donner aux axes de coordonnées cartésiennes X et Y de l'écran PPI 13 pour obtenir un signe positif de la dérivée X lorsque 0 augmente de 0 à 90° 25 et à 180°, et un signe négatif de 180 à 270° avec retour à 0°. Le signal A peut servir à donner directement le signe de X, comme on l'a vu précédemment. Le signe de Y étant alors négatif de 90 à 270° et positif le reste du temps, on peut utiliser directement le signal B. 30 La figure 7 facilite également la compréhension du mode de génération de la spirale de balayage par les analyseurs numériaues différentiels 21, 22 et 33 à 34. Si la distance ou rayon R était maintenue constante à la valeur R^, les sorties des analyseurs 21 et 22 définiraient un cercle. Si la distance R augmente, les analy-35 seurs 31 à 34 fonctionnent essentiellement en multiplicateurs de fréquence augmentant continuellement la fréquence d'apparition des incréments Ax et Ay (ce qui revient à dire que les dérivées X et Y 71 15260 -te- 2092111 croissent de manière monotone lorsque le rayon augmente de la valeur R.j à la valeur R2). Les quanta de l'angle d'azimut 0 et de la distance R sont des impulsions d'horloge fournies par des oscillateurs stables in-5 dépendants 53 et 54 dont les sorties sont appliquées à travers les portes ET 55 et 56 validées par le signal SBD, comme décrit précédemment et représenté sur la figure 8. On peut évidemment utiliser d'autres procédés, tels que le déblocage direct des oscillateurs 53 et 54 par le signal SBD. Dans tous les cas, les incréments A© 10 sont appliqués aux analyseurs 21 et 22 à une fréquence constante au cours d'un cycle complet de la spirale de balayage. En même temps, les incréments Ar sont appliqués au compteur de distance 30 et les compteurs de dérivée X et T sont ré-initialisés de la manière décrite précédemment. Ceci peut être facilement réalisé au moyen 15 d'un différentiateur 56 et d'une diode Dg polarisés de manière à ne transmettre que les impulsions négatives dérivées du front arrière du signal de validation SBD, comme représenté figure 2, Comme on l'a vu précédemment, le générateur de balayage en spirale de la figure 2 peut être simplifié au moyen des équations 20 (5) et (6) dajis les applications où la distance varie lentement par rapport à l'azimut. Un tel système simplifié est illustré figure 9 sur laauelle les deux analyseurs numériques différentiels 21 et 22 à couplage croisé fournissent des incréments Au et Av aux analyseurs numériques différentiels 31 et 32. Les incréments Ay et Ax 25 fournis par les analyseurs 31 et 32 sont directement appliaués aux compteurs de dérivée 37 et 38 de la console EPI 13 de la figure 1 . Pour le reste, l'organisation et le fonctionnement du système simplifié sont les mêmes que pour le système complet de la figure 2. Il va de soi que l'invention n'a été décrite ci-dessus qu'à 30 titre explicatif, mais nullement limitatif, et que l'on pourra y apporter toutes variantes entrant dans son cadre et son esprit. 71 15260 -'T-- 2092111 REVENDICATIONS t. Système générateur d'impulsions représentant des incréments Ax et Ay de trains d'impulsions numériques utilisés pour définir un point sur une trajectoire en spirale en coordonnées car-5 tésiennes, ledit système étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif fournissant deux types d'impulsions d'horloge, le premier type représentant des incréments constants d'azimut A6 du point de la spirale et le second type représentant des incréments constants de distance Ar de la distance R du point de la spirale 10 au centre du système de coordonnées ; un dispositif utilisant les impulsions d'horloge du premier type pour calculer des valeurs sin .9 et cos 9 et pour produire un premier train d'impulsions représentant des incréments constants Au des variations successives de la valeur sin 9 et un second train d'impulsions représentant des 15 incréments constants Av des variations successives de la valeur cos 9 ; un dispositif utilisant les impulsions d'horloge du second type pour calculer en continu la valeur de la distance R ; un dispositif modifiant les fréquences de récurrence des impulsions du premier et du second train en fonction de la valeur R pour produire 20 les trains d'impulsions représentant respectivement les incréments Ay et Ax. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif calculant les valeurs de sin 9 et cos 9 et fournissant les premier et second trains d'impulsions,comprend un premier et un 25 second analyseur numérique différentiel à couplage croisé dans lesquels sin 9 est calculé par intégration dans un compteur du second analyseur en réponse aux incréments Au produits par le premier analyseur, cos 9 étant calculé par intégration dans un compteur du premier analyseur en réponse aux incréments Av produits par le second 30 analyseur, les incréments Au et Av étant produits par les premier et second analyseurs à partir des incréments A6. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième et un quatrième analyseur numérique différentiel fournissant un troisième et un quatrième train d'impulsions 35 d'après les intégrales respectivement calculées par les premisr ©t second analyseurs et d'après les incréments Ar de la distance, un circuit additionnant les troisième et quatrième trains d'impulsions 71 15260 -,8~ 2092111 respectivement aux premier et second trains d'impulsions pour produire les incréments Ay et Ax. 4. Système générateur d'impulsions représentant des incréments Ax et Ay sous la forme de trains d'impulsions numériques, ser- 5 vant à définir un point d'une trajectoire en spirale en coordonnées cartésiennes en synchronisme avec un signal sinusoïdal d'azimut représentant sin Ô lorsque la distance du point de la spirale au centre des axes de coordonnées varie, ledit système étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif fournissant des impulsions d'hor-10 loge d'un premier et d'un second type à des fréquences indépendantes représentant des incréments respectifs A© des variations successives de l'azimut de la trajectoire en spirale et des incréments Ar des variations successives de la distance ; un dispositif utilisant les premières impulsions d'horloge pour calculer les valeurs absolues 15 de sin 6 et de cos ©, ledit dispositif fournissant un premier train d'impulsions représentant les variations de sin 9 en incréments constants Au et un second train d'impulsions représentant les variations de cos 9 en incréments constants Av ; un dispositif comptant les secondes impulsions d'horloge pour calculer en continu la va-20 leur variable R de la distance ; un dispositif modifiant la fréquence de récurrence des premier et second trains d'impulsions en fonction de la valeur R de façon que leur fréquence respective représente les valeurs absolues de sin 9 et cos 9 ; un dispositif utilisant ledit signal sinusoïdal d'azimut pour déterminer les signes des valeurs 25 absolues de sin 9 et cos 9, 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de commande sensible au signal sinusoïdal pour déterminer les moments où les valeurs absolues de sin 9 et de cos 9 commencent à croître 0 à environ 1, puis à décroître d'en- 30 viron 1 à 0 ; un premier compteur réversible comptant et décomptant les impulsions du premier train en réponse à un signal du dispositif de commande en synchronisme avec la croissance et la décroissance des valeurs absolues de sin 9 ; un second compteur réversible comptant et décomptant les impulsions du second train en réponse à un 35 signal du dispositif de commande en synchronisme avec la croissance et la décroissance des valeurs absolues de cos 9. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le 71 15260 ",9" 2092111 dispositif de calcul des valeurs absolues de sin G et de cos G fournissant les premier et second trains d'impulsions, comprend un premier et un second analyseur numérique différentiel à couplage croisé dans lesquels sin G est calculé par intégration dans un 5 compteur du second analyseur des incréments Au produits par le premier analyseur, cos S est calculé par intégration dans un compteur du premier analyseur en réponse à des incréments Av produits par le second analyseur, les incréments Av et Au étant produits en réponse aux incréments AG, le compteur intégrateur utilisé 10 pour le calcul des valeurs absolues de sin G étant remis à zéro lorsque le dispositif de commande détermine que la valeur absolue de sin G commence à croître,et sensiblement à un lorsque le dispositif de commande détermine que la valeur absolue de sin G commence à décroître, le compteur d1intégration utilisé pour le calcul des 15 valeurs absolues de cos G étant remis à zéro lorsque le dispositif de commande détermine que la valeur absolue de sin G commence à croître,et sensiblement à un lorsque le dispositif de commande détermine que la valeur absolue de cos G commence à décroître. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que 20 chacun des analyseurs comporte un accumulateur de reste qui est remis à zéro par le dispositif de commande à chaque changement de sens de comptage des compteurs intégrateurs. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième et un quatrième analyseur numérique différen- 25 tiel fournissant un troisième et un quatrième train d' impulsions en fonction des valeurs respectives des intégrales calculées dans les premier et second analyseurs et des incréments de distance Ar, un dispositif additionnant les troisième et quatrième impulsions respectivement au premier et au second train d'impulsions pour 30 produire des impulsions représentant les incréments Ay et Ax-. 9. Générateur de trains d'impulsions numériques de balayage en spirale d'un écran de visualisation gisement-distance pour un système sonar utilisant des coordonnées cartésiennes X et Y, ledit générateur étant caractérisé en ce qu'il comprend une source d'im- 35 pulsions d'horloge d'azimut représentant AG sous la forme d'incréments, G étant-l'angle d'azimut ; une première paire d'analyseurs numériques différentiels à couplage croisé formant deux intégrateurs 71 15260 -2o- 2092111 recevant les impulsions d'horloge et calculant les dérivée de sin 6 et de cos 6 sous la forme d'impulsions respectives d'incréments Au et Av ; une source d'impulsions d'horloge de distance représentant Àr sous la forme d'incréments, la somme des impulsions d'horloge 5 à un instant donné d'un cycle de balayage en spirale représentant une distance R ; un compteur totalisant les impulsions d'horloge de distance ; une seconde paire d'analyseurs numériques différentiels interconnectés avec les analyseurs numériques différentiels de la première paire, l'un des analyseurs de la seconde paire recevant 10 les dérivées de sin G et le contenu numérique du compteur de distance pour calculer la dérivée de X et l'autre analyseur de la seconde paire recevant les dérivées de cos G et le contenu numérique du compteur de distance pour calculer la4érivée>de Y, les dérivées respectives de X et de Y étant données sous la forme d'impulsions représen-15 tant les incréments Ax et Ay. 10. Générateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les compteurs d'intégration de la première paire d'analyseurs numériques différentiels calculent les intégrales des valeurs absolues de sin 0 et de cos G en comptant et en décomptant respectivement 20 les incréments Au et Av, ledit générateur comprenant une source de signal sinusoïdal de synchronisation du balayage en azimut ; un syn-chronisateur recevant le signal de balayage et déterminant les instants où il passe auxpoints cardinaux 0°, 90°, 180° et 270° ; un dispositif de commande provoquant le comptage du compteur d'intégra-25 tion |sin o| pendant les premier et troisième quadrants du cycle du signal de balayage et le décomptage de ce compteur pendant les second et quatrième quadrants du cycle du signal de balayage, le dispositif de commande provoquant le décomptage du compteur d'intégration |cos 0| pendant les premier et troisième quadrants et le comptage 30 de ce compteur pendant les second et quatrième quadrants ; un dispositif d'initialisation des deux compteurs d'intégration introduisant la valeur zéro dans le premier compteur aux points cardinaux où il commence à compter dans le sens normal et, en même temps, une valeur approximativement égale à un dans le second compteur d'inté-35 gration, le dispositif d'initialisation introduisant la valeur zéro dans le second compteur d'intégration aux points cardinaux où il commence à compter dans le sens normal, et en même temps, une valeur 71 15260 -21- 2092111 sensiblement égale à un dans le second compteur d'intégration. 11. Générateur selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif sensible au signal de balayage pour déterminer en continu les signes des intégrales jsin ©| et 5 Jcos 0 j. 12. Générateur selon la revendication 119 caractérisé en ce qu'il comprend une troisième paire d'analyseurs numériques différentiels, l'un des analyseurs de la troisième paire étant sensible à l'intégrale Jsin 0j et aux impulsions d'horloge de distance 10 pour calculer la dérivée de Xfet l'autre analyseur de la troisième paire étant sensible à l'intégrale Jcos ôj et aux impulsions d'horloge de distance pour calculer la dérivée de Y, des circuits additionnant les dérivées respectives de X et de Y formées par les analyseurs de la troisième paire. 15 13. Système de conversion d'un signal de balayage en azimut et d'un signal de validation de balayage en distance en des trains d'impulsions numériques Ax et Ay utilisables pour positionner le faisceau électronique d'un tube à rayons cathodiques servant à l'affichage gisement-distance de signaux vidéo, ledit système étant ca-20 ractérisé en ce qu'il comprend une source d'impulsions représentant des incréments A© de l'angle 0 de balayage en azimut, ladite source étant commandée par le signal de validation de balayage en distance ; une source d'impulsions représentant des incréments Ar du balayage en distance, ladite source étant commandée par le signal de valida-25 tion du balayage en distance ; un dispositif comprenant les analyseurs numériques différentiels calculant les valeurs absolues du sin et du cos de l'angle de balayage 0 sous la forme d'intégrales et des impulsions représentant les incréments Au et Av, respectivement de sin 0 et de cos 0,en réponse aux impulsions représentant les incré-30 ments A0 et conformément-aux équations suivantes : Au = |V|A0 Av = |u| A0 dans lesquelles |V| est la valeur absolue de sin 9, et jïïj est la valeur absolue de cos 0; un dispositif comprenant des analyseurs nu-35 mériques différentiels calculant les trains d'impulsions Ax et Ay en réponse aux impulsions représentant les incréments Ar et aux impulsions représentant les incréments Au et Av conformément aux 71 15260 -22- 2092111 équations suivantes : Ax.| = RAu Ay^ = RAv dans lesquelles Ax1 et Ay1 sont respectivement égaux à Ax et Ay, 5 R étant la valeur de l'intégrale de la distance déterminée en continu par la totalisation des impulsions représentant les incréments Ar du balayage en distance à partir d'une valeur pré-établie au début du signal de validation du balayage en distance. 14. Système selon la revendication 13* caractérisé en ce 10 qu'il comprend,en outre,une paire de compteurs réversibles recevant les trains Ax^ et Ay^ pour calculer les valeurs absolues de X et Y ; un dispositif sensible au signal de balayage en azimut commandant un comptage normal des impulsions du train Ax^ pendant les premier et troisième quadrants de l'angle d'azimut 0 et un décomptage pendant 15 les autres quadrants, les impulsions du train Ay1 étant toujours comptées en sens inverse de celles du train Ax^. 15. Système selon la revendication 13» caractérisé en ce que le dispositif sensible au signal de balayage en azimut comprend des analyseurs numériques différentiels calculant d'autres trains d'im- 20 pulsions Ax2 et Ay2 en réponse aux impulsions représentant les incréments Au et Av, conformément aux équations suivantes : Ax2 = |ïï|Ar Ay2 = jVjAr et un dispositif combinant les trains d'impulsions Ax^ et Ax2 en un 25 train unique Ax = à Ax^ + Ax2 et combinant les trains d'impulsions Ay^ et Ay2 en un train unique Ay = Ay^ + Ay,,. 16. Système selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il '*• comprend,en outret une paire de compteurs réversibles recevant les trains Ax et Ay pour calculer les valeurs absolues de X et de Y ; 30 un dispositif sensible au signal de balayage en azimut commandant le comptage des impulsions du train Ax pendant les premier et troisième quadrants de l'angle d'azimut © et le décomptage pendant les autres quadrants, et commandant le comptage des impulsions du train Ay en sens inverse des impulsions du train Ax.