Brevet FR2237168A1 — publié le 19750207

It invention a pour objet un procédé et un appareillage pour diriger un engin ou missile sur un objectif à partir d'une énergie rayonnante émanant dudit objectif que cette énergie provienne d'un emetteur équipant l'objectif ou bien- soit une energie r6flé- chie par celui-ci. Jusqu'a' présent, pour diriger un missile vers un objectif a partir énergie rayonnante émanant de celui-ci, on équipe le missile de moyens sensibles à ladite anergie et on détermine le direction de la droite de propagation de énergie eutre l'objec- tif et le missile, le ou les renseignements angulaires resultant de cette détermination étant utilisés pour commander les gouvernes du missile afin que celui-ci se dirige vers l'objectif. L'appareillage équipant le missile pour le diriger vers l'objectif est relativement compliqué, principalement eu égard à la constitution de Antenne destinée à capter 1'énergie rayonnan- te. Dans le cas oh énergie rayonnante émanant de l'objectif est du type radio-électrique, l'antenne dudit appareillage est généralement mobile par rapport au corps du missile et une bonne détermination implique que antenne ait des dimensions suffisantes, augmentant d'ailleurs avec la longueur d'onde de l'énergie rayonnante émanant de l'objectif. les appareillages connus deviennent inopératoires pour diriger des missiles vers des objectifs d'où émane une énergie rayonnante dont la ou les longueurs dtondes sont relativement grandes, comme c'est le cas de certains brouilleurs radio. la présente invention est basée sur cette remarque que ces limitations proviennent de ce qu'on effectue sur le missile des déterminations de valeurs angulaires, ce-qui fait appel à des considérations de front d'onde, alors que la présente invention fait application, pour diriger un missile vers un objectif d' où émane de l'énergie rayonnante, de mesures de temps de propagation de ladite énergie, dont la précision ne dépend pas de rapports dimensionnels avec la longueur blonde et qui ne rendent pas nécessaire la mobilité de l'aérien. le procédé selon l'invention est caractérisé par ce fait qu'on détermine la différence des temps de parcours de ladite énergie rayonnante émanant de l'objectif vers l'une et l'autre de deux balises, ce qui, dans le plan déterminé par l'objectif et les deux balises, définit une hyperbole sur laquelle se trouve l'objectif, et en ce que le missile est commandé pour suivre ladite hyperbole. Selon l'invention, l'appareillage qui équipe le missile est sensible non pas directement à l'énergie rayonnante émanant de l'objectif mais à de l'énergie rayonnante émanant de l'une et de l'autre balises lorsque celles-ci reçoivent de l'énergie émanant de l'objectif et clest à partir des émissions desdites balises re çues au missile que l'appareillage de celui-ci élabore les ordres de commande propres à le diriger sur l'objectif. L'invention s'applique dans le cas où l'objectif et le missile restent dans un même plan et elle prévoit alors deux balises situées dans ce plan. Elle s'applique également pour une poursuite dans l'espace et elle prévoit alors au moins trois balises. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère au dessin- annexé, dans lequel ; --la figure I est un schéma géométrique - la figure 2 montre, par des blocs-diagrammes, une instant lation selon l'invention - la figure 3 est relative à un trajet d'énergie rayonnante - la figure 4 est relative à un autre trajet d'énergie rayonnante ; - la figure 5 définit un trajet d1 énergie rayonnante pour un autre mode d'exécution ; - la figure 6 définit un autre trajet d'énergie rayonnante pour ce mode d'exécution ;; - la figure 7 est un schéma en blocs-diagrammes analogue à celui de la figure 2, mais pour une autre réalisation - la figure 8 définit un trajet d'énergie rayonnante dans un espace à trois dimensions - la figure 9 est analogue à la figure 8, mais pour un autre trajet ; - la figure 10 est une vue analogue aux deux figures précédentes, mais encore pourun autre trajet ; - la figure 11 est une vue analogue aux précédentes, mais encore pour un autre trajet - la figure 12 définit un trajet d'énergie rayonnante dans un espace à trois dimensions, pour un autre mode d'exécution du procédé de l'invention - la figure 13 est une vue-analogue à la figure 12, mais pour un autre trajet ;; - la figure 14 est une vue analogue aux deux figures précédentes, mais encore pour un autre -trajet. L'objectif 0 (figure 1) est un objectif terrestre ou marin, ou un, avion à très basse altitude. Sensiblement dans le plan horizontal dudit objectif sont deux balises B1 et B2. lesdites balises sont sensibles. à un rayonnement émanant de l'objectif 0. Ce rayonnement peut, être-celui d'un émetteur que comprend ledit objectif. Ce peut aussi etre un rayonnement réfléchi par ledit objectif Par exemple, l'objectif 0 est un émetteur radar ou bien un brouilleur radar. La balise B1 comporte un aérien 151 (figure 2) pour capter de l'énergie rayonnante provenant de l'objectif 0 et l'applique à un premier récepteur 14.De même, la balise B2 comprend un aérien 112 qui applique l'énergie captée à un second récepteur 122. La balise B1 comporte un émetteur 131 dont l'émission est contrôlée à partir du récepteur 121 par une vot 141. l'émission de l'émet- teur 131 est rayonnée par une antenne 151. De même, l'émission - d'un émetteur 132 de la balise B2 est contrôlée par une voie 142 à la sortie du récepteur 122 et cette émission est rayonnée par un aérien 152. la balise 31 est équipée d'un second récepteur 261 à antenne 17t propre à recevoir l'émission rayonnée par l'antenne 152 de la balise 32.. la sortie 185 du récepteur 161 contrôle le fonctionnement de l'émetteur 13f. De même, la balise 32 comporte un second récepteur 162 pour la réception par l'antenne 172 de l'émission rayonnée par l'antenne 151. La sortie 182 contrôle l'émetteur 132. le missile M est équipé-d'une antenne de réception 21, en principe fixe, c'est-à-dire non mobile ou orientable par-rapport au corps 22 du missile. l'énergie captée par l'antenne 21 est appliquée à un récepteur 23 et ce dernier est suivi d'un dispositif 24 de mesure de temps entre des réceptions, ou corrélateur, le signal à la sortie 25 du dispositif 24 étant appliqué à un donneur d'ordres 27 dont la sortie 28 fournit des ordres sur les gouvernes de commande des évolutions du missile M. L'énergie émanant de l'objectif ou source 0 à un instant donné parvient-à la balise B Elle est captée par 11 antenne 111, acheminée au récepteur 121 et le signal de sortie présent sur la voie 141 déclenche le fonctionnement de émetteur 151. Celui-ci émet et, dans cette première phase, 11 émission rayonnée par l'antenne 151 est captée par l'antenne 172 2 de la balise 32 et le r6- cepteur 122 de ladite balise fournit à sa sortie 142 un signal qui déclenche le fonctionnement de l'émetteur 132. L'énergie rayonnée par l'antenne 152 2 est reçue par l'antenne 21 du missile et appliquée au récepteur 23. Il en résulte un signal appliqué au dispositif 24. L'énergie rayonnante manant de l'objectif 0 au même dit instant est également captée par l'antenne 112 de la balise 32. Après traitement dans le récepteur 122, la sortie 142 de celui-ci déclenche le fonctionnement de l'émetteur 132. L'énergie rayonnée par l'antenne 152 est captée par l'antenne 171 de la balise B1. Après traitement dans le récepteur 1615 la sortie 181 de ce dernier déclenche le fonctionnement de l'émetteur 131 et le récepteur 23 applique un signal à l'entrée 26 du dispositif 24. Le donneur d'ordres 27, dont l'entrée est la sortie 25 du dispositif 24, est tel qu'il commande par sa sortie 28 les gouvernes pour que les signaux fournis respectivement à partir de la première voie et de la seconde voie définies ci-dessus restent simultanés. la distinction des deux votes est obtenue soit en affectant des sous-porteuses différentes aux canaux de fréquence de chaque trajet, soit en faisant appel à un entrelacement séquentiel suffisamment rapide. La première voie est schématisée sur la figure 3. la durée de parcours de l'énergie rayonnante sur cette voie est proportionnelle à (1)" + Roî étant -la distance 031 entre l'objectif et la première balise, E étant la distance entre les deux balises B1 et 32 et étant la distance entre la balise B2 et le missile M. LA seconde voie est schematisée sur la la figure 4. la durée de parcours de l'énergie rayonnante suD cette seconde voie est proportionnelle à (2) B02 + E + RM1 étant la distance entre l'objectlf O et la seconde balise 32 et 1 étant ùa distance entre le missile M et la première balise B1 Le dispositif 24 mesure la différence des temps de parcours, c1est-à-dire: (3) A M = (Ro1 - R02) - (j - Dans le plan commun aux balises, à l'objectif et au missile, l'équation :: (4) R01 - R02 - Cte est celle d'une hyperbole dont les foyers sont les balises 31 et 32. Dans le même plan, l'équatìon (5) RM1 - RM2 Cte ést celle dtune hyperbole dont les foyers sont également 31 et 32. D'intervention du dispositif donneur d'ordres.27, qui tend à maintenir à une valeur nulle la différence BM, fait suivre au missile M ltbyperbole d'équation (4) ci-dessus. l'installation reste opératoire meme si la distance des balises varie. Elle assure la poursuite de l'objectif, même si celui-ci est mobile. la précision est indépendante de la longueur d'onde de énergie émanant du missile. les aériens faisant partie de l'installation et notamment celui du missile sont fixes par rapport aux appareils qu'ils équipent. le missile peut être tiré à partir d'un porteur de balises. il est possible, à partir -des deux balises, de, diriger vers le même objectif, une multiplicité de missiles, par exemple tirés successivement. Les émissions des balises sont choisies pour que l'appareil du missile fasse facilement la distinction entre la réception de l'émission d'une balise et la réception de l'émission de l'autre balise. Dans une forme de réalisation, le dispositif 24 est un inter-corrélateur, ce qui permet la poursuite d'objectifs constitués par des brouilleurs radar à large spectre de fréquences, de caractère aléatoire, et permet également la poursuite d'un objec -tif déterminé malgré la présence.éventuelle d'une multiplicité d'objectif9 d'où émane de l'énergie rayonnante. Dans le cas d'une installation faisant appel à des balises mobiles, la position des balises peut etre modifiée pour assurer une poursuite d'un objectif avec le maximum de précision. Cette adaptation peut etre faite par exemple en mesurant la distance entre les deux balises, par les appareils que comportent celles-ci, et en déplaçant une balise pour que l'objectif soit sensiblement sur la médiatrice de la droite joignant les balises. On se réfère maintenant à la figure 7 relative à une variante d'une installation selon l'invention. Une première balise B'1 comprend une antenne 3lj propre à capter l'énergie rayonnante émise par l'objectif 0, l'énergie captée étant appliquée à un premier récepteur 321 è Une seconde balise B'2 comprend également une anten- ne 312 propre à capter de l'énergie rayonnante provenant de l'ob- jectif 0 et l'appliquer à un premier récepteur 322. la sortie du récepteur 322 est appliquée à l'entrée d'un émetteur 342 dont l'antenne démission est montrée en 352. l'émission de la balise B'2 peut être captée à la balise B'1 par une antenne 36t que comporte cette dernière -et l'achemine vers un second récepteur 571. les sorties 381 et 391 des récepteurs 321 et 371 constituent les entrées d'un corrélateur 41 dont la sortie 421 applique un facteur de modulation à un modulateur de phase 431 -de signaux de référence fournis par un générateur 441 et appliqués à l'entrée 451. l'appareil de la balise B'1 comprend en outre un émetteur 461 propre à émettre un signal de référence modulé en phase lorsqu'il est relié par l'entrée 471 au modulateur de phase 45 , ou un signal de référence non modulé en phase lorsqu'il est relié directement par son entrée 481 au générateur de signaux de référence 44j. l'énergie fournie par l'émetteur 461 est rayonnée par une antenne 49 . Elle peut être captée par une antenne 512 de la balise B'2 qui l'applique à un second récepteur 522 dont la sortie 532 con trôle le fonctionnement de l'émetteur Be.missile ' comprend une antenne de réception 54 reliée à un récepteur 55, lequel est suivi par un phasemètre dont la sortie 57 est reliée à un donneur d'ordres 58 pour la commande des gouvernes. Il énergie émanant à un instant donné de 1' objectif O (figure 5) parvient à la balise B'1 par un premier trajet direct R01 et elle est captée par l'antenne 311. ladite énergie parvient à la balise 3'2 par le trajet Ro2. Elle est captée par l'antenne de la balise 3'2 et la sortie du récepteur 322 déclenche le fonctionnement de l'émetteur 342. L'énergie émise par l'antenne 352 de la balise B'2 est captée par l'antenne 361 de la-balise B L'énergie émanant à un instant donné de L'objectif 0 parvient donc à la balise B'1, d'une part après. le trajet %j. et, d'autre part; après le trajet R02 + E, E étant la distance entre les balises B'2 et 3'j. La balise B'i mesure, par l'intercorrélation fournie par le corrélateur 411, la différence des temps de parcours ou des longueurs de parcours, à savoir : (6) (R02 + E) - R01 = #B'1. la balise B't émet un signal, sinusoïdal par exemple, par l'antenne 491 qui est capté par l'antenne 512 de ia balise B'2 dont le récepteur 522 déclenche le fonctionnement de l'émetteur 342. L'énergie rayonnée par l'antenne 552 est captée par l'antenne 54 du missile M'. le trajet suivi par le signalent représenté sur la figure 6 par le segment 3'1-3'2 suivi par le segment B'2-M. Après un intervalle de temps égal à #B'1, l'antenne 491 émet un signal qui, capté par l'antenne 54 du missile M', a suivi le trajet RMr de la figure 6. les deux parcours sont ainsi matérialisés par : (7) E + f2 (8) AB1 + '1- le missile M' mesure le décalage aMS entre ces deux signaux par l'intermédiaire de leur déphasage,- par exemple. Ce décalage est de la forme #M' = (R02 - R01) - (RM'2 - RM'1) le donneur d'ordres 58 commande les gouvernes pour que ce décalage tende à rester nul. Dans cette forme de réalisation également, le missile poursuit l'objectif suivant une hyperbole passant; par ledit objectif et dont les foyers sont matérialises par les balises. Des dispositifs de multiplexage sont prévus pour que le missile identifie les signaux qu'il reçoit simultanément par l'une et l'autre des voies. L'émission de l'émetteur 461 destinée à la balise B'1 est celle commandée par les signaux de référence du générateur 441, Celui-ci est avantageusement une source de signaux à sinusoïdes harmoniques. L'émission de l'émetteur 461 des signaux au missile a subi une modulation de phase proportionnelle à 11 écart de temps mesuré 311 Dans cette forme de réalisation, le missile est dépourvu de corrélateur, mais comporte un phasemètre. Son récepteur est à bande plus étroite, adapté aux signaux de référence qu'il sépare suivant qu'ils proviennent de la balise B'1 ou de la balise B'2. Pour guider le missile dans un espace à trois dimensions, l'invention prévoit-une troisième balise. Les lieux géométriques des différences constantes de temps de parcours, au lieu autre des hyperboles comme dans l'espace à deux dimensions, sont des hyperboloIdes et l'installation selon l'invention permet d'imposer au missile de suivre l'intersection dse deux hyperboloSdes qui passent par l'objectif. -Dans le mode d'esécution évoqué sur la figure 8, la balise d'une B3 est placée à la verticale des balises Bi et B2 disposées dans un même plan horizontal. Xe missile est alors équipé, non pas d'un seul corrélateur, mais de deux corrélateurs. Tes signaux provenant objectif sont retransmis par les balises suivant quatre trajets différents à savoir trajet A : OB1, B1B3, B3M (figure 8), trajet B 031, 3132, 32M (figure 9), trajet C : OB3, B3B1, B1M (figure 10), traj-et D : OB2, B2B1, B1M (figure 11). las informations sont corrélées deux à deux par le missile. À partir des trajets A et C ci-dessus, on obtient les ordres d'évolution- dans un plan vertical. A partir des trajets B et D, on obtient les ordres.d'évolution dans un plan horizontal. le missile comporte deux axes de gouvernes perpendiculaires et est stabilisé en roulis afin que l'axe de tangage correspondant aux évolutions dans le plan vertical reste toujours horizontal et convenablement orienté. Dans une variante, le missile ne comporte pas de corrélatueur. La corrélation se fait dans la balise B1 qui compare (figure 12) le trajet direct OBI avec les deux autres trajets indirects, l'un OB3-B3 Ei, --1 autre OB2-B2 Bi. la balise mesure les deux coordonnées hyperboliques de 1 objectif quelle transmet au missile sous la forme de deux dépha sages ou de deux groupes de déphasages, entre des signaux transmis les uns directement et les autres par l'intermédiaire de chacune des autres balises. Sur la figure 13, on a ainsi schématisé le trajet direct B1M et le trajet indirect El B3-B3M et sur la figure 14,- on a sché -matisé le trajet direct B1M et le trajet indirect B1 2-32M. l'invention prévoit une variante suivant laquelle la troi sième balise B3 est placée au sommet dlun triangle équilatéral dont les balises El et B2 forment la-base. Dans toutes les réalisations, les mesures portant sur des différences entre les coordonnées du missile et celles du but sont d'autant plus précises que le missile se rapproche du but. la poursuite de objectif peut avoir lieu que celui-ci s' éloigne des balises ou sten rapproche. Elle peut avoir lieu non seulement sur un objectif-qui stéloigne de -la base de mesure constituée par les balises, mais également sur toute-autre partie de llintersection des hyperbolol- des, comme par exemple celle située entre les balises. C1 est le cas d'un objectif au sol, encadré par les balises, le missile étant tiré par ailleurs vers l'objectif. REVENDICAXIONS 1. Procédé pour guider un missile sur un objectif, caractérisé en ce qu'ou fait connalttre au missile celle des courbes d'une famille de courbes repérés par rapport à deux balises sur laquelle se trouve l'objectif et en ce que les ordres donnés aux gouvernes du missile tendent à faire suivre ladite courbe à celuici. 2. Procédé pour guider un missile sur un objectif à partir d'énergie rayonnante émanant de celui-ci, caractérisé en ee qu'on compare des durées de parcours de ladite énergie sur des trajets comprenant des balises réceptrices de ladite énergie et émettrices à partir de l'énergie reçue et en ce que le résultat de la comparaison est utilisé pour faire suivre au missile une courbe repérée par rapport aux balises et -sur laquelle se trouve l'objectif. 3. Procédé selon-la revendieation 2, caractérisé en ce qu'on dispose de deux balises et que les durées de parcours qu'on compare sont d'une part celles du trajet allant de l'objectif à une première balise puis à une seconde balise, enfin au missile et d'autr.e part un second trajet allant de l'objectif à la seconde balise, puis à la première balise, enfin au missile. 4. Procédé selon la revéndication 5, caractérisé en ce que l'émission de chaque balise est caraçtéristique de ladite balise. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la comparaison des durées ou longueurs de parcours est effectuée au missile. 6. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 2 a 5, caractérisée en ce que chaque balise comprend-un récepteur de l'énergie émanant de l'ob objectif, un récepteur de l'émission de l'autre balise et un émetteur commandé à partir desdits récepteurs. 7. Balise faisant partie d'une installation selon la revendication 6. 8. In tallation selon la-revendication 6, caractérisée en ce que le missile comprend un corrélateur. 9. Missile faisant partie d'une installation selon la revendication 8. 10. Procédé selon la revendication 3, caraetérisé en ce qu'on efféctue à une première balise la comparaison entre un pre mier trajet allant directement de l'objectif à ladite balise et un second trajet allant de l'objectif à ladite première balise, mais par l'intermédiaire de la seconde balise, et en ce qu'au missile on effectue la comparaison entre une durée de parcours allant directement de la première balise au missile et une durée de parcours allant de la première balise au missile, mais par l'intermédiaire de la seconde balise, le parcours direct apprécié au missile tenant compte du résultat de la comparaison effectuée à la première balise. 11. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication to, caractérisée en ce que chacune des balises comprend, outre un émetteur, un récepteur de l'énergie2 émanant de l'objectif et un récepteur de ltémission de l'autre balise, la première balise comprenant un corrélateur des deux réceptions et des moyens pour retarder l'émission d'un délai égal au résultat de la corrélation. 12. Installation selon la revendication-11, caractérisée en ce que la première balise comprend des moyens pour ltémission d'une énergie à variation sinusoidale modulée en phase à partir du corrélateur. 13. Balise à corrélateur faisant partie de 1' installation elon l'une des revendications il et 12. 14. Appareillage de missile faisant partie d'une installation selon lune des revendications il -et 52, caractérisé en ce - qu'il comprend un récepteur des émissions des balises suivi par un phasemètre.