Brevet FR2119850A1 — publié le 19720811

i 2119850 La présente invention concerne des circuits disposés entre un radar DSppler cohérent à impulsions comportant une série de portes en distance et un calculateur numérique pré/u pour déterminer certains paramètres de l'écho détecté tels que sa position géographique. 5 Les radars sont des dispositifs permettant de détecter la présence d'objets réfléchissants et de mesurer leur distance par l'émission d'impulsions haute fréquence ; ces impulsions sont réfléchies par lesdits objets et l'énergie ainsi réfléchie est captée par un riceptear ; en comprend alors que 1*intervalle, de temps séparant l'instant d'émission d'une impulsion et l'instant de réception 10 de l'impulsion réfléchie est proportionnel à ia distance de l'objet qui a réfléchi l'impulsion émise» Si l'on considère plusieurs impulsions émises successivement, les signaux apparaissant un intervalle de temps constant après l'émission desdites impulsions, correspondent h un objet aitué à une distance déterminée du radar, 15 Si l'on s'intéressa uniquement à cet objet, il est parfois intéressant de ne pas tenir compte des signaux provenant d'objets situés â d'autres distances ; cette sélection est obtenue en appliquant les signaux reçus à une porte électronique dite porte en distance qui n'est ouverte qu'un cenips prédéterminé après l'émission de chaque impulsion. Le temps d'ouverture de ladite porte est fonction de 20 1'étendue de la ^one à laquelle on s'intéresse. Dans certains radars» les signaux sont appliqués à une série de portes en distance oui correspondent à des zones cont!guës et qui sont ouvertes en séquence, une foie par périoie de répétition» On peut ainsi suivre le déplacement de l'ècho et ncnnaîîrre i chaque instar s-a distance par rapport au radar 25 par le rang de la porte en distance dans laquelle l'écho apparaît», Bans le cas des radars Doppier cohérents s impuisionss J.e signal de sortie du détecteur de phase est appliqué au:: portes en distance et chaque porte est suivie d'un certain nosbre de circuits qui ont pour but d'éliminer les échcs fixes, 1'ensemble de cas circuits constituants en combinaison avec la r-iO porte en distance, ce qu'on appellera dans «.a suite du texte un sélecteur an distance ; ces circuits comprennent un circuit d'échantillonnage du type "box-car", un filtre passe-bande dit filtre Doppier qui ne laisse passer que les coin- ■p posantes aux fréquences comprises entre quelques hertz et si F est" la fréquence de répétition ces impulsions d'émission, un circuit de détection, un circuit 35 d!intégration tel qu'un filtre passe-bas et un circuit de seuil. Le signal de sortie du filtre passe-bas reproduit ia modulation d'amplitude due au diagramme d'antenne lorsque le faisceau balaie l'écho mobile, La durée de ce signal est donc égale à celle du temps de passage du faisceau d'antenne. Pour connaître avec précision le gisement de l'écho, il est nécessaire de déterminer, d'une 40 part, le point d'amplitude maximum et, d'autre part, le gisement correspondant 70 46962 2 2119850 audit point. L'objet de la présente invention est un dispositif permettant de déterminer avec précision le gisement de l'écho ainsi que la tranche de distance dans laquelle ledit écho iest apparu, les informations de gisement et de distan-5 ce étant directement utilisables par un calculateur numérique. Dans un radar Doppier cohérent à impulsions dans lequel le. signal de sortie du détecteur de phase est appliqué à une batterie de sélecteurs en distance, les moyens de l'invention comprennent un circuit d'exploration cyclique des sorties des sélecteurs en distance, un circuit de comparaison déterminant 10 les instants auxquels le signal de sortie d'un sélecteur devient supérieur puis inférieur à un certain seuil, par une première mémoire prévue pour enregistrer les gisements de l'antenne auxdits instants, par des moyens prévus pour faire la demi-somme et la différence des gisements de début et de fin d'écho, par une deuxième mémoire adressable par le code représentant la différence des gise-15 ments et dans laquelle sont enregistrés des termes correctifs en gisement, par un circuit d'addition de la demi-somme des gisements et du terme correctif lu dans la deuxième mémoire. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple particu-20 lier dè réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints -dans lesquels : Les figures l.a à l.g représentent les symboles utilisés dans les dessins du présent brevet ; La figure 2 représente le schéma du dispositif objet de la présente 25 invention ; La figure 3 représente le schéma de l'un des circuits C de la figure 1; Les figures 4.a à 4.g représentent des diagrammes permettant de comprendre le fonctionnement du circuit de la figure 3. Les figures l.a à l.g donnent la signification de' certains symboles 30 particuliers utilisés dans les dessins du présent brevet : La figure l.a représente une porte électronique à coïncidence, appelée circuit ET simple, qui fournit un signal positif sur sa sortie lorsque ses entrées, représentées par des flèches touchant le cercle, reçoivent simultanément un signal positif. Si on appelle A et B les signaux présents sur chacune 35 des deux entrées, ce circuit réalise la condition logique notée À.B. 3 70 46962 2119850 La figure l.b représente une porte électronique mélangeuse, appelée circuit OU, qui fournit un signal positif sur sa sortie lorsqu'un signal positif est appliqué sur l'une au moins des entrées représentées par des flèches touchant le cercle. Si on appelle C et D les signaux présents sur chacune des deux 5 entrées, ce circuit réalise la condition logique notée C + D. La figure l.c représente un circuit ET multiple, c'est-à-dire comportant, dans le cas de l'exemple, quatre circuits ET dont l'une des entrées est reliée à chacun des conducteurs 91a et dont la deuxième entrée est reliée à un conducteur commun 91b. 10 On dira qu'une entrée d'un circuit ET est activée lorsqu'un signal est appliqué sur ladite entrée et que le circuit ET est passant si toutes ses entrées sont simultanément activées. La figure l.d représente un circuit bistable ou "bascule" auquel on applique un signal de commande sur l'une de ses entrées 92-1 ou 92-0 pour le 15 faire respectivement passer en l'état 1^ ou en l'état 0. Une tension de même polarité que les signaux de commande est présente, soit sur la sortie 93-1 lorsque la bascule est en l'état 1, soit sur la sortie 93-0 lorsqu'elle est en l'état 0. Si la bascule est référencée Bl, la condition logique caractérisant le fait qu'elle est en l'état jL s'écrira Bl, celle caractérisant le fait qu'elle 20 est en l'état 0 s'écrira Bl. La figure l.e représente un groupe de plusieurs conducteurs, cinq dans l'exemple considéré. La figure l.f représente un décodeur qui, dans le cas de l'exemple, transforme un code binaire à quatre moments appliqué par le groupe de conduc-25 teurs 94a en un code 1 parmi 16, c'est-à-dire qu'un signal n'apparaît que sur ■ un seul parmi les seize conducteurs 94b pour chacun des nombres affichés à l'entrée. La figure l.g représente un compteur binaire à quatre chiffres comportant seize positions. L'avance du compteur d'une position à la suivante est 30 effectuée par l'intermédiaire d'impulsions délivrées sur le conducteur 94c. La figure 2 représente le schéma du circuit objet de la présente invention ; il comprend une série de N sélecteurs en distance SI à SN auxquels sont appliqués les signaux de sortie du détecteur de phase du radar Dô'ppler cohérent à impulsions 1, une série de N amplificateurs limiteurs Al à AN, une 35 série de N comparateurs Cl à CN qui, en combinaison avec le circuit explorateur 2 ont pour but de déterminer le début et la fin d'un écho apparaissant dans une porte en distance, un compteur binaire 3 de gisement de l'antenne, une première mémoire Ml et ses circuits d'accès 5, 6 et 7 prévue pour enregistrer N codes de gisement, un circuit de calcul 8 prévu pour déterminer le code du 40 gisement de l'écho en fonction des codes de gisement du début et de la fin de 70 46962 2119850 l'écho, des portes électroniques 9 à 26 permettant d'effectuer les transferts de codes entre les différents registres du dispositif, un circuit horloge CU, un circuit bistable B et des circuits D et F prévus pour commander lesdites portes électroniques, enfin des registres 38 et 39 dans lesquels sont enregistrés les 5 codes du gisement de l'écho et de la tranche de distance dans laquelle cet écho est détecté. Les sélecteurs en distance Si à SN ont été définis dans le préambule et ne seront pas décrits plus en détail. Les amplificateurs limiteurs Al à AU sont de tous types connus et 10 permettent de transformer le signal modulé en amplitude de l'écho en un signal rectangulaire (figure 4.a) dont le front avant et le flanc arrière définissent le début et la fin d'un écho. Le circuit explorateur 2 est par exemple constitué par l'association d'un compteur binaire 28 et d'un circuit de décodage 29 comportant N conducteurs 15 de sortie 29^ à 29^ qui sont connectés aux comparateurs Cl à CN respectivement. Pour simplifier, on supposera que le compteur 28 comporte n étages tels que 2n = N ; ce compteur avance d'une position pour chaque impulsion fournie par le circuit horloge CU à travers le circuit ET 22. Le compteur de gisement 3 est constitué par l'association d'un comp-20 teur binaire 30 à m étages qui avance en synchronisme avec des impulsions fournies sur le conducteur a par l'antenne au cours de sa rotation et d'un registre 31 dans lequel sont enregistrés successivement les codes de gisement fournis par le compteur 30 ; ce transfert s'effectue à travers le circuit ET multiple 24 commandé par le signal présent sur le conducteur b ; le signal sur le conduc-25 teur b est constitué, par exemple, par des impulsions ayant une fréquence double de celle des impulsions d'avance du compteur 30 et intercalées entre lesdites impulsions. Par suite de la présence du signal D1 ou Fl . F2 . F3, le transfert entre 30 et 31 ne peut pas avoir lieu que s'il n'y a pas lecture du registre 31» 30 La figure 3 donne, à titre d'exemple non limitatif, un mode préféré de réalisation des circuits Cl à CN de la figure 1 qui ont pour but de déterminer, pour chaque tranche de distance, le début et la fin d'un écho. Ce circuit comprend deux circuits ET 40 et 41, un circuit inverseur 42 et un circuit bistable 43. Chaque circuit ET reçoit trois signaux : le signal de sortie de .35 l'amplificateur limiteur (figure 4.a) pour le circuit ET 40 ou son inverse (figure 4.d) pour le circuit ET 41, les impulsions fournies par le circuit 2 (figure 4.b) et le signal de l'état 0 de la bascule 43 pour le circuit ET 40 ou le signal de l'état .1 pour le circuit ET 41. M à 70 46962 2119850 Le fonctionnement du circuit est alors le suivant : à la mise en marche du radar 1, une impulsion appliquée sur le conducteur 44-qui constitue une des deux entrées du circuit OU 45 met la bascule 43 à l'état 0. La première impulsion du signal d'analyse qui coïncide avec le signal de sortie du sélecteur 5 traverse le circuit ET 40 et constitue l'impulsion de début d'écho (figure 4.c). Cette impulsion est appliquée à la bascule 43 pour la faire passer à l'état 1 (figure 4.f), le changement d'état n'ayant lieu que lors du flanc arrière de ladite impulsion. La première impulsion d'analyse qui apparaît après le flanc arrière du signal du sélecteur traverse le circuit ET 41 et détermine la fin de 10 l'écho (figure 4.c) ; cette impulsion est appliquée à la bascule 43 qui passe alors à l'état 0 (figure 4.f) lors du flanc arrière de ladite impulsion. Alors que la figure 4.f représente le signal qui apparaît sur la sortie 1 de la bascule. 43, la figure 4.g représente le signal complémentaire qui apparaît sur la sortie 0. 15 La mémoire Ml est prévue pour enregistrer H mots binaires de m chif fres, chaque mot binaire correspondant à un code de gisement, à savoir, comme on le montrera plus loin, le gisement du début d'un écho. Cette mémoire Ml est par exemple une mémoire à tores de ferrite organisée par mots qui comprendra N lignes de m tores. Les circuits d'accès 5, 6 et 7 sont de tous types connus. 20 Le circuit" de calcul 8 comprend un premier circuit additionneur 32 qui effectue la somma modulo 2m des deux codes de gisement qui lui sont appliqués, un circuit de soustraction 35 modulo 2m desdits codes de gisement, une mémoire permanente M2, à diodes par exemple, et ses circuits d'accès 36 et 37 dans laquelle sont enregistrés les termes correctifs à ajouterxà la demi-somme 25 des codes de gisement pour obtenir le gisement du maximum de l'écho, des circuits ET 16 à 19 prévus pour effectuer les différents transferts. Les termes correctifs enregistrés dans la mémoire M2 tiennent compte, d'une part, du retard constant dû au traitement du signal et, d'autre part, de la dissymétrie du signal de sortie du sélecteur en distance. 30 En effet, si le signal de sortie du sélecteur en distance était symé trique, la correction correspondant au temps de traitement du signal suffirait ; cependant la dissymétrie provient du flanc arrière du signal dont la durée est plus grande que pour un signal symétrique et est d'autant plus grande que l'am-35 plitude dudit signal est plus grande ; en conséquence le gisement qui serait donné par la demi-somme serait plus grand que le gisement réel (à 360" près) et la correction imposée par la dissymétrie doit donc être négative. Comme la correction correspondant au temps de traitement est négative, la correction globale est également négative. 70 46962 6 2119850 Les circuits D et F fournissent respectivement les signaux 01 à D3 et FI à F7 ainsi que leurs compléments non représentés sur la figure 2, lorsqu' ils reçoivent un signal de début d'écho dans le cas du circuit D ou un signal de fin d'écho dans le cas du circuit F. Lesdits signaux sont en fait des impulsions 5 de courte durée et à titre d'exemple, les circuits D et F peuvent être constitués chacun par une association compteur-décodeur qui avance à chaque impulsion fournie par le circuit horloge CU. Le fonctionnement du dispositif de la figure 2 sera maintenant décrit en supposant qu'un écho apparaît dans la tranche de distance définie par le sé-10 lecteur SI. Le circuit Cl fournit alors une impulsion qui définit le début de l'écho ; cette impulsion est appliquée au circuit 0 et au circuit OU 11 par l'intermédiaire du circuit OU 9 ; la bascule B qui a été mise à l'état 1 lors de la mise en marche du radar 1 par l'impulsion appliquée au conducteur 44 passe alors à l'état 0, ce qui ferme le circuit ET 22 et empêche alors les impulsions 15 fournies par le circuit horloge CU de faire avancer le compteur 28. Dès la réception de l'impulsion de début d'écho, le circuit D fournit successivement les signaux Dl, D2 et D3 ; le signal D1 appliqué au circuit ET multiple 14 par l'intermédiaire du circuit OU 13 permet le transfert du code de distance du com-teur 28 dans le circuit d'adressage 6 de la mémoire Ml ; ce même signal Dl per-20 met également le transfert, par l'intermédiaire du circuit ET multiple 23, du code de gisement du registre 31 dans le circuit d'enregistrement 5 de la mémoire Ml. Le signal D2 appliqué aux circuits 5 et 6 permet l'enregistrement du code de gisement dans une ligne de la mémoire Ml, par exemple la première ; la deuxième ligne étant alors affectée à la deuxième tranche de distance et ainsi 25 de suite pour les autres tranches de distance. Par l'intermédiaire du circuit OU •12, le signal D3 remet à l'état 1 la bascule B, ce qui ouvre le circuit ET 22 et permet à nouveau l'avance du compteur 28 de sorte que les impulsions suivantes sont appliquées aux circuits C2 à CN dans cet ordre. Si aucun écho n'est présent dans les autres tranches de distance 30 après plusieurs cycles ininterrompus d'exploration des circuits Cl à CN, le circuit Cl détecte la fin de l'écho et fournit une impulsion qui, par l'intermédiaire du circuit OU 10, arrête l'avance du compteur 28 de la némo manière que l'impulsion de début d'écho et met en marche le circuit F qui fournit successivement les impulsions FI à F7 qui ont pour but de faire apparaître les codes de 35 la tranche de distance et du gisement du maximum de l'écho. L'impulsion FI appliquée au circuit ET 14, commande le transfert du code de la tranche de distance dans le circuit d'adressage 6. L'impulsion F2, appliquée aux circuits 6 et 7, permet de lire le code de gisement contenu dans la première ligne de la mémoire Ml, ledit code corres-40 pondant au gisement du début de l'écho. 70 46962 2119850 L'impulsion F3, appliquée aux circuits ET multiples 15 et 26, permet le transfert des codes de gisement du début et de la fin de l'écho dans le circuit d'addition 32 et le circuit de soustraction 35. L'impulsion F4, appliquée au circuit ET multiple 16, permet le trans-5 fert du mot binaire, résultat de la somme modulo 2m, dans le registre 33 ; ce transfert a lieu avec décalage d'un rang de manière à faire apparaître la demi-somme. L'impulsion F4 est également appliquée au circuit ET multiple 17 et permet l'adressage de la mémoire M2 par le mot binaire définissant l'écart en gisement du début et de la fin de l'écho. La mémoire M2 fournit alors un mot 10 binaire déterminant la correction de gisement à effectuer. L'impulsion F5, appliquée aux circuits ET multiples 18 et 19, permet l'introduction dans le circuit additionneur 34 des mots binaires définissant la demi-somme des gisements et le terme correctif de gisement. L'impulsion F6, appliquée aux circuits ET multiples 20 et 21, permet 15 le transfert dans les registres 38 et 39, des codes de tranchesde distance et de gisement fournis respectivement par le compteur 28 et le circuit additionneur 34. L'impulsion F7, appliquée au circuit OU 12, remet à l'état 1 la bascule B, ce qui permet l'avance du compteur 28. Le fonctionnement décrit ci-dessus fait apparaître que les impulsions 20 d'analyse (figure 4.b) ne sont pas récurrentes puisque le compteur est arrêté au début et à la fin de chaque écho. Il en résulte que la fréquence des impulsions fournies par le circuit d'horloge CU doit être suffisamment élevée pour qu'il n'en résulte pas une erreur de gisement supérieur à un quantum de gisement dans le cas le plus défavorable. 25 Dans le cas où les informations de distance et de gisement des échos doivent être transmises à un calculateur qui est prévu pour effectuer un certain nombre d'opérations sur lesdites informations telles que le passage de coordonnées polaires gisement-distance en coordonnées cartésiennes, il est clair que les mémoires Ml et M2 sont constituées par une partie de la mémoire du calcula-30 teur et que toutes les opérations d'addition, de soustraction, de transfert sont effectuées par le calculateur lui-même sous la commande d'un programme enregistré. En conséquence, dans la figure 2, toutes les opérations effectuées par les circuits à droite de la ligne en pointillés sont en fait réalisées par le calculateur qui reçoit les signaux de début d'écho, de fin d'écho, de codes de distance 35 et de gisement ; en retour, il ne fournit que les signaux Dl, Fl.F2.F3, D3 et F7. 70 46962 2119850 Il est clair également que dans le cas de l'utilisation d'un calculateur, les circuits à droite de la ligne en pointillés ont une organisation tout à fait différente de celle représentée dans la figure 2, en particulier les circuits 32 à 37 sont réalisés par l'unité arithmétique du calculateur et les 5 termes correctifs peuvent être calculés suivant un programme au lieu d'être enregistrés de façon permanente. Bien que la présente invention ait été décrite en relation avec un exemple particulier, il est clair qu'elle n'est pas limitée audit exemple et qu'elle est susceptible d'autres variantes ou modifications sans sortir de son 10 domaine. 70 46962 2119850 REVENDICATIONS 1. Dispositif associé à un radar comportant des portes en distance permettant de fournir la distance et le gisement d'un écho caractérisé par des moyens prévus pour explorer les sorties des portes en distance, par des moyens prévus pour détecter le début et la fin d'un écho à l'intérieur d'une porte en 5 distance, par des moyens prévus pour enregistrer les gisements du début et de la fin de l'écho, par des moyens prévus pour calculer, en fonction des gisements du début et de la fin d'un écho, le gisement du maximum de l'écho. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par des moyens permettant d'effectuer la demi-somme à 2Tf près des gisements de début et de fin 10 d'un écho et par des moyens permettant de calculer un terme correctif en fonction de l'amplitude dudit écho. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou de la revendication 2 caractérisé par le fait que les moyens prévus pour détecter dans chaque tranche de distance le début et la fin d'un écho consistent en un amplificateur limiteur 15 suivi d'un circuit comparateur qui, à l'aide des impulsions de fréquence élevée fournies par les moyens d'exploration, détermine le front avant et le flanc arrière du signal de sortie de l'amplificateur limiteur.