Brevet FR2073385A1 — publié le 19711001

-1- 2073385 La présente invention concerne le repérage par radar à impulsions. On a mis au point pendant les quinze dernières années divers appareillages automatiques de repérage à impulsions qui fournissent 5 automatiquement la lecture du radar sous forme numérique binaire. On fait démarrer habituellement un compteur en associant un oscillateur de précision à scn entrée au moment de l'impulsion de l'émetteur, les deux sources n'étant pas synchronisées. On transfère le nombre du compteur dans un. jeu ds mémoires au moment du 10 retour des signaux. Les nombres mis en mémoire sont des mesures des distances» le compteur étant remis à la distance maximale en attendant l'impulsion suivante. Les distances obtenues alimentent un dispositif de traitement des données. La précision sur les distances mesurées de cette façon est 15 égale à + 1 unité numérique de 1*oscillateur. Pour améliorer cette précision, on a synchronisés dans certains dispositifs de la technique antérieure, l'oscillateur à l'impulsion de l'émetteur, soit en faisant démarrer l'oscillateur avec cette impulsion, soit en créant l'impulsion de départ par une division de la fréquence de l'oscil-20 lateur qui fonctionne de façon continue, et on a ainsi obtenu une précision numérique égale à + 1/2 incrément. L'invention concerne un procédé de mesure de la distance avec une précision numérique notablement meilleure qu'san incrément de l'oscillateur. 25 L'invention convient particulièrement lorsqu'on doit envoyer la distance mesurée d'une cible unique à un calculateur. Dans un tel cas, on peut admettre un radar qui fournit des lectures dont le calculateur fait la moyenne. Il est évidemment avantageux d'effectuer la moyenne au niveau du radar pour soulager la charge du 30 calculateur. En plus de ce problème, cependant, se pose celui de la largeur de la bande de communication entre le radar et le calculateur. Par exemple, on suppose que le calculateur nécessite quatre lectures à 17 bits par seconde de la distance. Pour que la lecture de la distance soit précise, il faut que la largeur de la bande 35 soit de 68 bits par seconde. Cependant,s2il.faut multiplier par 16 la précision sur la distance en effectuant la moyenne dans le calculateur, le nombre de mesures fourni au calculateur doit être 70 41423 -2- 2073385 2 multiplié par 16 et il atteint 17408 bits par seconde. L'invention concerne donc un dispositif de repérage par radar à impulsions comprenant un dispositif destiné à créer une suite d'impulsions régulièrement espacées, un dispositif destiné 5 à créer un Jeu de premières impulsions synchronisées avec 1!impulsion émise, de manière qu'il existe un intervalle déterminé entre elle et l'impulsion émise, le jeu d'impulsions se produisant au hasard par rapport à la suite d'impulsions, un dispositif destiné à créer un jeu de secondes impulsions synchronisées à l'impulsion ^0 de retour, de manière à délimiter un intervalle d'un premier type entre une première impulsion et la seconde impulsion se produisant juste après, et un intervalle d'un second type entre une seconde impulsion et la première impulsion se produisant juste après, un dispositif de comptage, un dispositif permettant l'application de 15 la suite d'impulsions au dispositif de comptage pendant plusieurs intervalles de même type entre des impulsions,et un dispositif • destiné à extraire du dispositif de comptage le nombre enregistré dans celui-ci et divisé par le nombre'd'intervalles écoulés au cours du temps d'application de la suite d'impulsions au dispositif de 20 comptage. 138autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-■fcLeoïrfc mieux de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé sur lequel. :. ; la figure 1 est un schéma simplifié d'un dispositif de repé-25 rage selon l'invention ; et la figure 2 comprend uns série de formes d'ondes et d'autres schémas destinés à illustrer le fonctionnement d'un dispositif de repérage selon Isinvention. . - Sur la figure 1, un .oscillateur 1 alimente m/compteur 3 par 30 1® intermédiaire d8,une porte ET 5. Un circuit bis table 7» déclenché par un signal d'entrée 9 au moment de la transmission d'une impulsion . de radar et redéclenché par un signal d'entrée 11 au moment du retour de 1®impulsion, est monté de façon à ouvrir la porte ET 5 lorsqu'il , est déclenché. Les canaux de sortie 13 permettent de lire la partie 35 la plus significative du signal de sortie du compteur 3, et un canal d'entrée*15 libère le compteur. 70 41423 -3- 2073385 On recueille un grand nombre m de mesures de la distance, m étant un nombre entier égal à une puissance de 2, pendant un temps au cours duquel la cible se déplace d^rne distance négligeable, lia partie du signal de sortie du compteur 3 qui est lue représente 5 les distances totales additionnées divisées par m et donne en conséquence une distance moyenne sur la période de mesure , et la précision est meilleure que celle qu'on obtient par une mesure numérique unique de la distance. De préférence, l'impulsion de retour est créée par un émetteur-10 récepteur asservi par impulsions, ou transpondeur, plutôt que par un dispositif de réception d'un écho radar, de manière à éviter la réception des signaux parasites qui peuvent déclencher le circuit bistable 7. 1*exemple numérique suivant permet de mieux comprendre la 15 portée de l'invention. les circuits intégrés classiques peuvent compter avec fiabilité à une fréquenee de 37,5 MHz, et en conséquence, on utilise un oscillateur 1 dont la fréquence est égale à 37»5 MHz. 0e dispositif permet d'obtenir une résolution E par échantillon de 4 mètres, cor-20 respondant à une variation d'une unité de la mesure numérique. Si la résolution obtenue en faisant une moyenne doit permettre une mesure de 0,25 mètre, le nombre m de mesure à effectuer est donné par la relation 4 = 1 25 yfïï 4 ou m = 256 = 28 On suppose maintenant que la distance maximale à mesurer est peu inférieure à 2048 mètres. (On peut mesurer une telle distance à l'aide d'un compteur binaire à plusieurs étages dont l'étage le 30 plus significatif enregistre 1024 mètres). Avec une différence AE = 4 mètres, une mesure de distance comporte 9 bits, m étant 8 égal à 2 , il faut 8 étages de compteur supplémentaire pour traiter les 256 mesures de distance. En conséquence, le compteur 3 possède 1 fi 17 étages et l'étage le plus significatif représente 2 x 4 mètres. Q 35 On effectue alors automatiquement une division par 2 en fixant une nouvelle position pour la virgule binaire, de manière à 70 41423 _4_ 2073385 la déplacer vers la droite de 8 chiffres. Les 17 étages successifs du compteur 3 correspondent alors aux puissances croissantes de 2 allant de 2~^ mètre, soit 1/64 mètre à 2^ mètres, soit 1024 mètres. Un signal d© sortie comprenant les 13 étages les plus significatifs 5 dyfcompteur donne une distance moyenne avec une résolution fine correspondant à AR/ = 0,25 mètre, avec une distance maximale de 2047,75 mètres, c8est-à-dire la valeur nécessaire. la figure 2 permet d'analyser le fonctionnement du circuit. Une forme d'onde 2a correspond à lsimpulsion de sortie de l'oscilla-10 teur 1, .et les formes d8ondes 2b et 2o correspondent respectivement au début des impulsions émises et reçues, le fonctionnement progressif du compteur 3 qui en découle, donné par incrément de distance Ar, apparaît dans le diagramme 2d„ Ce fonctionnement commence à l'impulsion A qui suit immédiatement le bord d'attaque.de l'impul-15 sion émise et s'interrompt à l'impulsion B qui précède immédiatement le bord d'attaque de l'impulsion de retour. La figure 2e montre deux distributions rectangulaires dont la première représente la densité idéale p^(r) de tous les signaux émis qui peuvent faire démarrer le compteur 3 lors de l'impulsion A* 20 cette densité étant représentée en fonction de la distance, et dont la seconde représente la densité idéale p^(r) de tous les signaux de retour qui peuvent interrompre le compteur 3 lors de l'impulsion B, la densité étant représentée en fonction de la distance ; cela signifie que si le compteur 3 démarre à zéro, la distance réelle r 25 est comprise dans l'intervalle (n-l)/Ar ^ r^ (n+l)Ar. La probabilité p^(r) pour que la distance ait une valeur particulière r est représentée par un triangle isocèle centré sur nAr ; on l'a représentée sur la figure 2f en fonction de r, en 30 multiples de Ar. La figure 2g représente une série de telles formes d'ondes triangulaires superposées. Pour une distance réelle comprise entre par exemple n.Ar et (n+l)Ar, on a R = n/Ar + FG.Ar/(EG + FG), 35 oîi E, F et G désignent les points et la droite d'abscisse R recoupe la fonction p^(r) pour n et n+1 et l'axe des r, respectivement. 70 41423 2073385 -5- Pour une série de m mesures, le compteur 3 ajoute f ois (n + 1) et m -q fois la valeur a, m étant le nombre total de mesures. La distance moyenne mesurée R est donnée par R = n.Ar + qAr/mo 5 Si m est grand q/m = FG-/(EG + PG-) « et cette distance moyenne R est plue proche de la distance réelle que les valeurs n.Ar ou (n + l)Ar. Il est indispensable qu'il n'existe aucune synchronisation entre l'impulsion de l'émetteur et 1*oscillateur, car cela suppri-10 merait la distribution au hasard de l'impulsion de départ par rapport à la période de l'oscillateur, ce qui est nécessaire pour donner une moyenne représentative. La moyenne des différences de l'erreur — 1/2 v- de cette moyenne est S.m ' , quand S est la moyenne des/liffér-snees de l'erreur sur une distance mesurée séparément. 15 Par exemple, dans un dispositif d'accostage de bateaux, si m est égal à 256 et si la période du compteur est de 16 nanosecondes (ce qui correspond à une distance de 2,44 mètres) 1b.-moyenne de différence d'erreur sur la iistance moyenne peut être, dans des circonstances convenables, aussi faible que 7,6 cm. Ce dernier nombre 20 dépend de la forme de la distribution statistique sur la distance réelle correspondant à la distance numérique mesurée. La dérivation de cette distribution figure ci-dessus pour un cas idéal. Les distributions représentées sur la figure 2 sont idéales, mais du fait des temps de montée des signaux et des phénomènes 25 d'hystérésis du déclenchement du compteur-, les distributions g mordent sur les distributions voisines et ne sont pas limitées par des droites. Bans l'exemple représenté, la mesure pratique sur une cible unique fixe donne un nombre d'incréments égal à n, n-1 et n+1. Cette disposition ne détruit nullement la validité du procédé 30 qui consiste à effectuer la moyenne pourvu que les distributions ne soient pas dissymétriques. Si elles sont dissymétriques, il s'introduit un certain glissement des distances. Cependant, ceci n'est pas gênant, car on étalonne initialement le dispositif à radar dans son ensemble, car il contient des sources de retard propres qui donnent 35 elles-mêmes des glissements des mesures lues ; lors de l'étalonnage initial, on compense les glissements dus à la dissymétrie des distributions . 70 klk23 2073385 Si on doit effectuer la moyenne à l'aide d' un dispositif spécial suivant de façon continue une cible, par exemple lors de l'accostage d'un bateau, une réponse manquante perturbe le comptage en permettant au compteur 3 de la figure 1 de continuer à fonctionner 5 après le moment où il aurait dû s1arrêter. Une manière d1empêcher que ceci ne se produise consiste à faire démarrer le compteur 3 par le signal de retour et à l'arrêter par une impulsion correspondant à la distance maximale et provenant de l'oscillateur, sous la commande de l'impulsion émise. On remet le compteur 3 à la distance corres-10 pondant à m fois la distance maximale à la fin de chaque groupe de m mesures de distance, et on utilise l'oscillateur 1 pour soustraire UN du total accumulé pour chaque période AR. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra ap-15 porter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour- autant sortir du cadre de ladite invention, qui est défini dans les revendications annexées„ . 70 41423 -7- 2073385 - REVEHDIOATIOIS - 1. Dispositif de repérage par radar à impulsions du type qui comprend un dispositif destiné à créer une suite d'impulsions régulièrement espacées, un dispositif destiné à créer un jeu de 5 premières impulsions dont l'émission est synchronisée à celle d'un® impulsion émise par le radar, de façon qu'il existe un intervalle déterminé entre l'émission du radar et ses impulsions qui, par ailleurs, se produisent au hasard par rapport à la suite d'impulsions, un dispositif destiné à créer un jeu de secondes impulsions 10 synchronisées à une impulsion de retour, de manière à délimiter un intervalle d'un premier type entre une première impulsion et la seconde impulsion se produisant juste après, et un intervalle d'un second type entre une seconde impulsion et la première impulsion se produisant juste après,et un dispositif de comptage,.caractérisé en ce 15 ledit dispositif de repérage comprend un dispositif qui envoie la suite d'impulsions au dispositif de comptage pendant plusieurs intervalles de même type, et un dispositif destiné à extraire du dispositif le comptage le nombre enregistré dans celui-ci divisé par le nombre d'intervalles écoulés au cours de l'application de la suite d'-impul-20 sions au dispositif de comptage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la suite d'impulsions excite le dispositif de comptage pendant plusieurs intervalles du premier type, et en ce qu'il comprend un dispositif destiné à remettre le dispositif de comptage à zéro 25 au début de la suite de plusieurs intervalles. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la suite d'impulsions excite le dispositif de comptage pendant plusieurs intervalles du second type, et en ce qu'il comprend un dispositif destiné à remettre à sa " valeur maximale 'le 30 dispositif de comptage au début de la suite de plusieurs intervalles, et un dispositif destiné à commander le dispositif de comptage de façon que chaque impulsion appliquée à celui-ci soit soustraite du nombre enregistré par le dispositif de comptage. 70 41423 -8- 2073385 4. Dispositif selon lsune quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de traitement des données et un dispositif destiné à envoyer à ce dernier des signaux représentatifs du nombre enregistré par le dispositif de comptage divisé par le nombre d * intervalles écoulés pendant que la suite d'impulsions excite le "dispositif de comptage.