Brevet FR2231974A1 — publié le 19741227

La présente invention a trait aux systèmes de visualisation d'informations, en particulier dtinformations de localisation de cibles fournies çaw 9es systèmes de détection tels que des sonars ou des radars. L'invention s'applique notamment au cas où les infortatiots sont fournies par des systèmes de détection fonctionnant en régime impulsionnel. Si lton considère par exemple le cas d'un sonar Doppler im pulsionnéa, un opérateur peut déterminer la vitesse relative d'une cible ainsi que sa distance relative par rapport au système de détection simplement par lecture des informations représentées sur l'image donnée par l'écran d'un tube à rayons cathodiques alimenté par les signaux électriques fournis par le sonar. La reconnaissance d'un écho de cible et la mesure de ses paramètres de vitesse et de distance ne sont toutefois pas toujours tros aisées.En effet, le pouvoir séparateur de ltoeil humain permet par exemple de distinguer sur la trace lumineuse un détail de I'ortlre de 2 à 3 mm sur les 10 ou 20 centimètres de diamètre de l'écran, ce qui fait que lorsque la distance relative entre la cible et le détecteur est grande et que la durée des impulsions est faible, la représentation lumineuse de l'écho de cette cible sur l'écran risque d'avoir une largeur d'impulsion correspondante inférieure au pouvoir séparateur de l'oeil de 11 opérateur. Par ailleurs, plus le rapport signal à bruit des signaux visualisés est faible, et plus il est difficile de reconnaître un éq de cible. tans le domaine de la technique considéré différents systèmes de visualisation ont été préconisés pour remédier à ces inconvé tus. Certains effectuent un traitement particulier des signaux de 1ecalisation afin d'en optimiser le rapport signal à bruit, au prix toutefois d'une grande complexité. D'autres systèmes, comme par exemple celui décrit dans le brevet américain No. 3 474 401 de R.W. Leisterer, utilisent des signaux particuliers de balayage du tube cathodique permettant dès qu'une cible est détectée, de maintenir sur la même position pendant une durée choisie le point lumineux qui représente cette cible sur l'écran du tube, quelles que soient les variations ultérieures de la distance entre la cible et le détecteur. Un inconvénient de ces systèmes est qu'ils ne permettent pas de visualiser directement l'information à mesurer en fonction de la distance. La présente invention a pour objet de faciliter la visualisation d'informations sur l'écran de tubes cathodiques, en particulier dtinformations relatives à des cibles détectées par des systèmes sonars ou radars à impulsions. Il est à remarquer que généralement dans de tels systèmes de visualisation, notamment utilisant l'effet Doppler, l'indication de l'écart entre la fréquence de l'impulsion écho reçue et celle de l'impulsion émise, ledit écart étant proportionnel à l'information de vitesse Doppler, est donnée par l'ordonnée sur l'écran du tube cathodique, tandis que sur son abscisse est donné le temps de propagation de l'écho, ce dernier étant proportionnel à l'information de distance. Suivant l'invention, le système de visualisation d'informations oontenues dans les signaux reçus et traités dans un système de détection d'impulsions et reproduits sur l'écran d'un tube cathodique., est principalement caractérisé en ce qu'il comporte, connecté entre le système de détection et ledit tube, une unité de transfert comportant des moyens de mise en mémoire desdits signaux traités et des moyens de commande qui asservissent lesdits moyens de mise en mémoire lorsque l'amplitude de l'impulsion détectée transmise dépasse deux seuils de tension prédéter mines-pendant un temps d'emmagasinage déterminé et délivrent un signal de commande tel que durant un temps prédéterminé seule l'information déjà emmagasinée est transférée aux électrodes dudit tube, la position relative stable d'un segment de droite d'amplitude constante ainsi formé sur l'écran fournissant les coordonnées des informations recherchées. Le système de visualisation, suivant un autre aspect de I'invcntion est principalement caractérisé en ce que l'unité de transfert a une première entrée connectée à une première sortie dudit système de détection fournissant un signal vidéofréquence affecté d'un bruit normalisé à une amplitude moyenne U0, cette entrée étant connectée aux circuits ayant lesdits seuils et constituant les entrées desdits moyens de commande et étant également connectée à un premier moyen de mise en mémoire comportant un interrupteur asservi audit signal de commande et réuni à la masse par un condensateur d'emmagasinage à sa sortie fournissant l'information vidéo à transférer, ladite unité a sa seconde entrée connectée à une seconde sortie dudit système de détection réunie à la sortie d'un Doppler - mètre fournissant un signal dépendant de la fréquence Doppler, cette entrée étant connectée à un deuxième moyen de mise en mémoire identique au premier comportant un montage à interrupteur asservi et à condensateur d'emma- gasinage fournissant l'information Doppler obtenue à transférer, ces informations étant respectivement appliquées aux électrodes dudit tube. Pour optimaliser le fonctionnement du système de visualisation il est intéressant de satisfaire à plusieurs critères d'identification de l'impulsion écho de la cible détectée ; cette identification est obtenue grâce aux moyens de commande de mémorisation prévus dans l'unité de transfert. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système de visualisation est caractérisé en ce que les moyens de commande connectés entre ladite première entrée de l'unité de transfert et les interrupteurs asservis des mémoires comportent à l'entrée un premier et un second comparateurs formant lesdits circuits à seuil recevant chacun sur sa première entrée le signal vidéofréquence et recevant d'une source une tension de référence supé rieur à celle U0 du bruit normalisé sur sa deuxième entrée respectivement, pour le prenier, d'une valeur EQ choisie en fonction de probabilité de détection et de fausse alarme souhaités et, pour le second comparateur, d'une autre valeur Kt choisie en fonction d'erreur de mesure tolérée et que doit ensuite atteindre la fin d'impulsion de durée T0 du signal vidéo dans un temps T3 prédéterminé , et en ce que ces moyens comportent des circuits logiques connectés aux sorties desdits deux couparateurs et interconnectés de manière à produite un signal de commande action nant durant un-temps T1 choisi lesdits interrupteurs asservis des némoires lorsque les deux valeurs de seuil ont été dépassées par l'impulsion du signal. Il résulte de ces caractéristiques que la présence de l'unité de transfert dans un système de visualisation permet, grace à la combinaison réalisée des moyens de commande et de mémorisation, une exploitation souple et sûre. Elle est sûre, car le système est caractérisé par un système de mesure de pente du front de montée d'une impulsion vidéofréquence correspondant à l'impulsion écho de cible après détection et intégration du signal reçu et résultant de l'utilisation de deux conparateurs à seuils de tension de référence différente qui permettent par la commande d'interrupteurs de mémoire d'appliquer les informations vidéo et de fréquence Doppler soit directement, soit à partir d'informations emmagasinées par les condensateurs de mémoire lorsque ces seuils ont été dépassés. Telle est souple, car l'exploitant est informé par l'absence d'un segment de droite sur l'oscillogrsmme que ... l'erreur de mesure effectuée est supérieure à la valeur maximum fixée pour le système de visualisation et que le rapport signal à bruit du signal vidéofréquence fourni par le système détecteur est infé fleur à la valeur minimum fixée. Différentes caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple, en se référant aux figures annexées qui représentent : - la figure 1 : - les diagrammes des courbes du signal obtenu sur l'cran de vision ; - la figure 2 : - un schéma synoptique d'une réalisation préférée du système de visualisation conforte à l'invention - la figure 3 : des diagrammes de signaux prélevés en différents points du système schématisé, et - la figure 4 : un schéma simplifié des mémoires utilisées dans la réalisation préférée de l'invention. Dans la description qui va suivre, on s'intéressera plus particulièrenent, à titre d'exemple illustrant la présente inven Gion, àu cas de la visualisation des variations en fonction du temps t de la fréquence Doppler f d'un écho de cible sonar du type impulsionnel. Comme il est connu, l'exploitation d'une telle visualisation permet également à un opérateur de déterniner la vitesse Doppler ou vitesse relative de la cible par rapport au détecteur ainsi qu la distance séparant la cible du détecteur, étant donné la proportionnalité connue entre fréquence et vitesse d'une part, et temps et distance d'autre part. Le diagramme a , donné à une échelle agrandie arbitraire sur la figure 1, représente en fonction du temps t l'information fréquence Doppler f élaborée par le Doppler-nètre d'un système de détection du type sonar Doppler à impulsions. Au vu de ce diagramiae, on conçoit qu'il est d'autant plus difficile de recon naitre,dans l'oscillogramme un écho de cible de durée 0 qu l'échelle des temps est resserrée, ce qui est le cas lorsque la distance séparant la cible du détecteur est grande. Cette reconnaissance est également d'autant plus difficile que le rapport signal à bruit de l'inforrlation visualisée est faible. Pour rendre cette reconnaissance plus aisée, sans pour autant supprimer la visualisation du bruit qui précède la visualisation de l'écho de cible, la largeur temporelle To de l'in- pulsion écho est accrue suivant l'invention d'une durée Ut choisie, pendant laquelle l'information sur la fréquence Doppler f est maintenue constante et égale à sa valeur de fréquence maximum pour l'écho considéré, ainsi que le nontre le diagramme b de la figure 1. Un système de visualisation conforne à l'invention est représenté à la figure 2, la figure 3 représentant des diagrammes de signaux prélevés en différents points de ce système. Une unité de transfert 4, représentée dans sa réalisation préférée sur la figure 2 est incorporée entre un système conventionnel de détection 1 du type Doppler à inpulsions et un tube 5 de visualisation, par exemple du type à rayons cathodiques. Dans le système de détection 1, un ensenble 2 de traitement vidéo du signal reçu, comportant notamment des circuits de détection et d'intégration non figurés, délivre un signal vidéofréquence Ao affecté d'un bruit nornalisé à une amplitude noyenne 50 . Ce système 1 de détection conporte également un ensemble 3, appelé Doppler-nètre, qui délivre à sa sortie un signal 20 semblable à celui représenté sur la figure 1 a , correspondant aux variations en fonction du temps de la fréquence Doppler f du signal reçu par le détecteur. L'unité de transfert 4 comporte deux éléments de mémoire 6 et 7, de réalisation identique, illustrés par la figure 4 et comportant chacun un interrupteur 16 ou 18 nonté en série entre l'entrée et la sortie, cette sortie de mémoire étant réunie à la masse par un condensateur 17 ou 19, d'emmagasinage d'fnfomation, L'entrée de la mémoire 6 est connectée à la sortie du signal vidéo-fréquence Ao du système détecteur 1, tandis que celle de la mémoire 7 est réunie à la sortie du signal F0 fourni par le Doppler-nètre dudit système. Les interrupteurs sont ouverts uniquement lorsque un signal de commande G leur est appliqué, ce qui pernet la décharge du condensateur correspondant de sortie.Les signaux A1 et 21 respectivement fournis à la sortie des éléments de mémoire 6 et 7, sont appliqués l'un à l'électrode de commande, ou Wehnelt W, du tube de visualisation 5, et l'autre aux plaques Y de déviation verticale de ce tube, les plaques X de déviation horizontale du tube 5, reçoivent d'un générateur de balayage 14 un signal H de balayage de type classique. Le signal vidéo-fréquence Ao fourni par le système détecteur 1 est également utilisé pour l'élaboration du signal G d commande des éléments d mémoire 6 t 7. A cet effet, ce signal Ae est appliqué simultanément à deux comparateurs à seuil 8 et 9 dcnt les seuils respectifs correspondent à des tensions continues de valeurs U0 + Ko et U + K1 , fournies o par une source de référcnce 15, U0 étant l'amplitude noyenne du bruit normalisé affectant le signal Ao et Ko et Xj des valeurs qui seront définies ultérieurement. L'impulsion B obtenue à la sortie du premier comparateur 8 déclenche par son front de montée, un premier multivibrateur nonostable 1Q qui délivre alors une inpulsion D de durée T2. Cette inpulsion D est appliquée, d'une part à une entrée d'une porte ET 11 recevant également sur une autre entrée l'inpulsion C que lui fournit le deuxième comparateur 9, et d'autre part à un deuxième multivibratcur menostable 12 qu'elle déclenche par l'intermédiaire de son front de descente. Le front de montée de l'impulsion E, élaborée par la porte ET 11, déclenche un élément de mémoire 13, par exemple un basculeur qui fournit au monostable 12 une inpulsion d'autorisation de déclenchement. Ce monostable 12 fournit alors une inpulsion -de commande G dont le front de montée ouvre les interrupteurs 16 et 18 des éléments de mémoire 17 et t9 et permet leur décharge, tandis que le front de descente commande la fermeture de ces interrupteurs et la remise à zéro de l'élément de mémoire 13. La durée T1 de cette impulsion G correspondant à une valeur choisie initialement, en rapport avec la portée maximum du système de détection 1 associé. La valeur K servant à définir le seuil du prenier compa o rateur 8 est choisie en fonction de la probabilité de détection et de fausse alarme que lton désire réaliser. Quant à la valeur E1J servant à définir le seuil du deuxième conparateur 9, on choisit au préalable une durée T3 , dont la fin coïncide avec la fin de la durée T0 de l'impulsion écho de cible et dont le début définit l'erreur maximum tolérée sur la mesure de la fréquence Doppler t. Cette durée T3 correspond à une plage temporelle pendant laquelle le déclenchement du monostable 12 de durée T1 , commandant la mise en mémoire des signaux Ao et F0 dans les éléments 6 et 7, est autorisée. Or, ce déclenchement est commandé par le front de descente de 1t1T1- pulsion D fournie par le prenier nonostable 10 de durée T2 = T0 - T3 . Le but du seuil U + K1 du deuxième comparateur o 9 est de ne pas autoriser la mise en mémoire de ces signaux Ao et Fo lorsqu la fin de l'impulsion D est postérieure à celle de l'impulsion vidéo Ao . Ce seuil U0 + K1 correspond également au rapport signal à bruit minimum au-delà duquel le déclenchement du monostable 12 de durée T1 est autorisé.Ce déclenchement intervient alors dans la plage de durée T3 Le système d'élaboration des inpulsions de commande G équivaut ainsi à un système de mesure de pente du front de montée du signal vidéo-fréquence A0 car cette pente est directement liée au rapport signal. à bruit de ce signal Ao . Ce système permet ainsi de nettre en mémoire pendant une durée T1 choisie l'infornation initiale du-signal ?0 que l'on cherche à visualiser et ce, avec une probabilité choisie de détection et de fausse alarme ainsi qu'une erreur de mesure inférieure à une valeur choisie.Cette probabilité de fausse alarme peut être améliorée de façon inportante en utilisant avantageusement un monostable 10 possédant une entrée-de remise à zéro BAZ également reliée à la sortie du coapa tateur 8, comme représenté en traits interrompus sur la figure 2. Le signal A1 fourni par la mémoire 6 au Wehnelt du tube ,5, pernet d'assurer la surbrillance de l'information Ft du signal obtenu à la sortie de la mémoire 7 sur l'écran pendant la durée T0 + T1 . Lorsque la décharge des nénoires n'est pas autorisée par le signal issu de l'élément de mémoire 13, c'est l'information initiale F qui est transférée par la mémoire 7 et visualisée o sur l'écran du tube 5, avec une surbrillance uniquement pendant la durée T Dans ce cas, une nesure est également possible, toutefois en sachant que l'erreur susceptible d'entre commise sera supérieure à la valeur choisie pour le système de visualisation, et que le rapport signal à bruit du signal fourni par le système de détection est inférieur à la valeur minimum admissible par ledit système de visualisation. On a ainsi décrit un système qui permet d'améliorer de ânière importante la visualisation de signaux inpulsionnels de détection sur l'écran d'un tube de visualisation. REVENDICATIONS 1. Système de visualisation dtinforl,,ations contenues dans les signaux reçus et traités dans un système de détection d'impulsions t reproduits sur l'écran d'un tube cathodique, caractérisé en ce qu'il comporte, connecté entre le système de détection (1) et ledit tube (5), une unité de transfert (4) comportant des moyens de mise en mémoire (6;7) desdits signaux traités (Ao ; Fo) et des moyens de commande (8,9,10,11,12,13) qui asservissent lesdits moyens de mise en mémoire lorsque l'amplitude de l'impulsion détectée transmise dépasse deux seuils de tension prédéterminés (UO + Eo;; UO + K1) pendant un temps d'emmagasinage déterminé (T3) et délivrent un signal de commande (G) tel que, durant un temps prédéterminé (T1), seule llinformation déjà emmagasinée (A1; F1) est transférée aux électrodes (W;Y) dudit tube, la position relative stable d'un segment de droite d'amplitude constante ainsi formé sur l'écran fournissant les coordonnées des informations recherchée. 2. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'unité de transfert (4) a une première entrée connectée à une première sortie dudit système de détection fournissant un signal vidéo-fréquence (Ao) affecté d'un bruit normalisé à une amplitude moyenne (Un), cotte entrée étant connectée aux circuits (8,9) ayant lesdits seuils (UO + Ko;; UO + K1) et constituant les entrées desdits moyens de commande et étant également connectée à un premier moyen de mise en mémoire (6) comportant un interrupteur (16) asservi audit signal de commande (G) et réuni à la masse par un condensateur d'emmagasinage (17) à sa sortie fournissant l'information vidéo (A1) à transférer, ladite unité a sa seconde entrée connectée à une seconde sortie dudit système dc détection réunie à la sortie d'un Do-ppler-mètre (3) fournissant un signal (F0) dépcndant de la fréquence Doppler, cette entrée étant connectée à un deuxième moyen de mise en mémoire (7) identique au premier comportant un montage à interrupteur (18) asservi et à condensateur (19) d'emmagasinago fournissant l'information Doppler (F1) obtenue à transférer, ces informations (A1 B1) étant res pectivement appliquées aux électrodes (W,Y) dudit tube (5). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens dc commande connectés entre ladite première entrée (Ao) de l'unité de transfert (4) ct les interrupteurs asservis (16;18) des mémoires (17;19) comportent à l'entrée un premier (8) et un second (9) comparateurs formant lesdits circuits à seuil recevant chacun sur sa première entrée le signal vidéo-fréquence (Ao) ct recevant d'unc source (15) une tension de référence supérieurc à celle U0 du bruit normalisé sur sa deuxième entrée respectivemcnt, pour le premier (8), d'une valeur Ko choisie cn fonction de probabilité dc détection et de fausse alarme souhaités et, pour le second comparateur (9), d'une autre valeur K1 choisie en fonction d'erreur dc mesure tolérée et que doit ensuite atteindre la fin d'impulsion dc duré T0 du signal vidéo (Ao) dans un temps T3 prédéterminé, et en ce que ces moyens comportent des circuits logiques (10,11,12,13) connectés aux sorties desdits deux comparateurs (8,9) et interconnectés de manière à produire un signal de commande (G) actionnant durant un temps T1 choisi lesdits interrupteurs asservis (15,18) des mémoires lorsque les deux valeurs de seuil {U0 + K0; U0 + E1) ont été dépassés par l'impulsion du signal