Brevet FR2393319A1 — publié le 19781229

La présente invention concerne des installations pour déterminer la direction dont provient un faisceau laser. Emportées sur un véhicule, tel qu'un aéronef ou un char, elles permettent de déterminer la direction dont provient un faisceau émis par un laser associé à une batterie de fusées ennemie et de prendre en conséquence des mesures de leurrage, de défense ou d'esquive. On connaît déjà- une installation de ce genre comprenant des cellules réceptrices de rayonnement laser, orientées différemment les unes des autres. En réponse à la réception d'un rayonnement laser, une cellule réceptrice, généralement optoélectrique, transmet un signal électrique à un circuit de traitement. Le faisceau laser a une grande directivité. Le pinceau qui frappe le véhicule est étroit, même s'il provient d'une source laser éloignée de plusieurs kilomètres. Le faisceau peut n'arriver que sur une partie du véhicule. Le pinceau direct peut exciter une cellule, tandis que le pinceau réfléchi par une partie adjacente du véhicule excite une autre cellule orientée différemment. Si le centre du faisceau à forte amplitude vient frapper une partie duvéhicule dépourvu de cellule réceptrice et y est réfléchi sur une autre cellule, tandis que le bord du faisceau à faible amplitude est tombé directement sur une cellule, le pinceau réfléchi, malgré les pertes dues à la .réflexion, a une amplitude plus grande que le pinceau constituté par le bord du faisceau. Le pinceau de plus grande aplitude n'est donc pas nécessairement le pinceau arrivant directement de la source de rayonnement laser.Or, cTest la direction de ce dernier qui importe, puisque la direction du pinceau de grande amplitude, modifiée par la réflexion préalable, ne donne pas la direction initiale du faisceau laser et ne permet donc pas de localiser la batterie de fusées. L'amplitude relative des pinceaux captés par des cellules distinctes ne permet donc pas de discriminer entre celui qui est utile et ceux qui sont parasites. L'invention permet de discriminer d'une manière sûre parmi les pinceaux, celui qui est issu directement de l'émetteur laser, en mettant à profit que ce pinceau, qui n'est pas réfléchi, est celui qui a parcouru le chemin optique, et donc, en pratique, le trajet géométrique le plus court. L'invention propose de supprimer ou dtinhiber les signaux émis par les cellules dès que l'une d'entre elles a reçu un rayonnement laser. Ce rayonnement laser, le premier reçu, est, quelles que soient ses autres caractéristiques, notamment son intensité, celui qui provient en ligne directe de la source laser. L'invention a donc pour objet une installation pour déterminer la direction dont provient un faisceau laser à l'aide de cellules, orientées différemment, transmettant, à réception d'un rayonnement laser, un signal à une unité de traitement, caractérisée par un moyen pour inhiber la transmission des signaux provenant des autres cellules après que l'une d'entre elles a reçu un rayonnement laser Dès que le flanc antérieur d'un signal atteint un certain niveau, l'inhibition des autres cellules est dé clenche. Un signal d'amplitude élevée a un flanc plus raide que celui d'un signal de faible amplitude.Un signal parasite d'amplitude élevée, arrivé sur une cellule après un signal d'amplitude faible, peut, par le fait que son flanc est plus raide, atteindre le niveau de déclenchement du dispositif de déclenchement avant le signal de faible amplitude, qui est pourtant le signal utile. On remédie à cet inconvénient par un déclencheur d'impulsions monté entre chaque cellule et ses lignes à retard et dérivee , et par un montage retardant le déclenchement de l'impulsion en fonction de l'amplitude du signal transmis par la cellule. Lorsqu'un faisceau laser éclaire l'une des cellules suivant l'invention il peut se faire que, par diffraction, une autre cellule est également soumise à un rayonnement ayant une énergie bien plus faible,mais néanmoins suffisante pour etre prise en compte et fausser la détermination de la direction dont provient le faisceau laser. Dans ce cas , le pinceau principal et le pinceau réfracté atteignent leur cellule respective pratiquement en même temps. C'est ainsi par exemple que l'une arrive moins de 2 nanosecondes après l'autre. Pour lever cette ambiguité, il est prévu en aval dudit moyen un circuit inhibant la transmission des signaux de moindre amplitude parmi les signaux arrivant ensemble sur les cellules. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple La figure 1 est un schéma illustrant l'arri- vée d'un faisceau laser sur quatre cellules réceptrices. La figure 2 est un schéma d'une installation suivant l'invention. La figure 3 est un schéma de la partie électronique de l'une des chaînes constitutives d'une installation suivant l'invention. Les figures 4 à 6 sont des courbes illustrant l'invention. A la figure 1 on a représenté quatre cellules 1A, 1B, 1C, 1N soumises au rayonnement issu d'une source laser à impulsion . La cellule 1C reçoit le rayonnement direct défini par les rayons limites 2 et 3 dtune source laser à impulsion La cellule lA reçoit le rayonnement réfléchi par une surface 4 de l'avion. La cellule 1N reçoit le rayonnement successivement réfléchi par la surface 4 et une autre surface 5. La cellule 1B re çoit le rayonnement diffracté. Le rayonnement direct a le trajet optique le plus court. Mais le rayonnement diffracté arrive pratiquement en même temps que le rayonnement direct. -Mais son énergie est bien inférieure. A la figure 2 on retrouve les cellules 1A, 1B et 1N faisant partie respectivement des chaînes A à N de l'installation suivant l'invention. La chaîne A comprend une optique 6A d'entrée à l'extérieur de l'avion reliée,par une fibre 7A optique traversant le fuselage LZde l'avion,à la cellule 1A.On peut ainsi transmettre l'information reçue dans un milieu ou la température ambiante peut varier dans des proportions considérables par exemple entre moins 50 et plus 1500C à la cellule 1A détectrice à l'abri de ces variations extrêmes de température susceptibles d'en fausser le fonctionnement. La cellule 1A transforme 1 'énergie lumineuse en énergie electrique. La sortie de la cellule 1A est reliée à un amplificateur 8A "vidéo fréquence" à gain réglable. A cet amplificateur 8A fait suite un dispositif 9A correcteur de niveau et une commande 10A permettant d'inhiber les signaux réfléchis plus tardifs.La commande 10A est reliée à une ligne à retard 11A à laquelle fait suite un dispositif 12A de blocage. Par une ligne dérivée 13A la commande IOA est reliée à l'entrée d'une porte OU 14 commune à toutes les chaînes. La sortie de cette porte 14 excite par une ligne 15 tous les dispositifs 12A à t 2N de blocage. A la suite du dispositif 12A de blocage vient une commande 16A en vue d'inhiber les rayons diffractés. Cette commande est suivie par une ligne retardée 17A et par un bloqueur 18A . En parallèle à cette ligne retardée 17A est-prévue une ligne 19A de dérivation qui attaque l'entrée d'une porte OU 20 commune à toutes les chaînes. La sortie 21 de la porte OU excite tous les bloqueurs 18. Les chaînes B à N sont constituées de la même façon que la chaîne A, étant entendu que les portes 14 et 20 sont communes à toutes les chaînes. La figure 3 est un schéma plus détaillé de la chaîne A suivant l'invention. On y distingue le sous-ensemble 9A de correction de niveau,le sous-ensemble 39A d'inhibition des rayonnements réfléchis et le sous-ensemble 40A d'inhibition des rayonnements diffractés. De l'amplificateur 8A partent deux voies 21a et 21b en parallèle. Sur la première 21a à seuil de déclenchement le plus faible sont montés respectivement en série un amplificateur 22, un déclencheur 23, un dispositif 24 de mise en forme, un monostable 25, un générateur de rampe 26 et un déclencheur 27. Le déclencheur 27 est relié au dispositif de mise en forme 10A. Sur la seconde voie 21b sont montés en série un amplificateur 28, un déclencheur 29, un dispositif 30 de mise en forme, un dispositif 31 de prélèvement et un dispositif 32 de commande de la pente de la rampe du signal. Le dispositif 32 est relié au générateur 26 de rampe par une ligne 33. Du dispositif 31 de prélèvement part une ligne 34 qui par l'intermédiaire d'une ligne à retard 35 est reliée à l'une des entrées d'une porte ET 36. L'autre entrée de cette porte 36 reçoit le signal provenant du bloqueur 12A par l'intermédiaire d'une ligne 37 et d'une mémoire 38. L'amplificateur 8A linéaire possède une commande de gain qui règle le niveau de signal délivré à l'étage déclencheur 23. Cet étage est destiné à délivrer une impulsion très brève et pourvue d'un jitter très faible dès qu'il reçoit un signal dont le niveau franchit un seuil donné à l'avance. Le signal issu du dispositif 10A de mise en forme arrive à l'une des entrées du dispositif de blocage 12A en passant par la ligne à retard 11A. Dans le meme temps un signal prélevé de l'autre sortie du dispositif 1OA de mise en forme passe par la porte OU 14 commune à toutes les chaînes et excite tous les dispositifs de blocage 12A. Peu après que le signal issu de la ligne-à retard 1IA soit passé dans la ligne 37. Ainsi les signaux arrivant postérieurement sur d'autres chaînes sont inhibés par les dispositifs 1-2 de blocage. En sue reportant à- la figure 4, considérons deux impulsions de niveaux différents N1 et N2 arrivant simultanément sur deux chaînes différentes A et B au même instant tO. Le niveau de déclenchement de toutes les chaînes étant réglé à la valeur NO, la première chaîne sera déclenchée à l'instant tl alors que la seconde=le sera à l'instant t2. Les retards au déclenchement des deux chaînes seront égaux respectivement à R1 = x NO R2 = rx NO 2 N2 les retard 2'étant la largeur d'une impulsion; ils sont inversement proportionnels aux niveaux des signaux incidents. Si I on imagine, arrivant sur une 3ème chaîne C, un signal possédant les caractéristiques de celui qui parvient sur la première, mais dont l'instant d'arrivée to' est antérieur à to, on obtiendra un déclenchement delta chaîne C au temps t'3 antérieur- à t1, mais qui peut être notablement postérieur à t2. Sans dispositif de correction, le dispositif d'inhibition serait ainsi déclenché au temps t2 et la chaîne prise en compte pour la localisation de 11 émission serait la chaîne B alors qu'il est bien évident que c'est la chaîne C qui reçoit le rayonnement direct. Pour remédier à cet inconvénient on utilise sur chaque chaîne A deux dispositifs 23,-29 de déclenchement réglés respectivement auxniveaux N1 et N2 Ces dispositifs délivrent des impulsions identiques respectivement aux instants tl et t2 (voir figure 5). Si l'on choisit NZ tel qu'il soit le double de N1, le retard det2 sur t1 sera égal au retard du premier déclenchement par rapport à l'arrivée de l'impulsion (t2 - t1 = t1 - tO) sur la chaîne. Ainsi, si l'on peut dans la transmission du signal le long de la chaîne, réduire le temps de transmission de la durée connue t2 - ti, l'instant de prise en compte de l'-infor- mation sera l'instant tO (à un retard-constant près, identique sur toutes les chaînes) : la correction cherchée sera donc réalisée. On introduira donc dans chaque chaîne un retard qui sera inversement proportionnel au temps séparant l'arrivée des deux impulsions de déclenchement. A cet effet chaque chaîne comporte deux voies 21a, 21b identiques déclenchant à des seuils réglés au double l'un de l'autre. La voie principale 21a est celle possédant le seuil le plus bas. Dès qu'un déclenchement est obtenu à la sortie des dispositifs 24 de mise en forme, un monostable délivre une impulsion de durée longue vis-à-vis de la largeur d'impulsion laser. Cette impulsion de longue durée est destinée à charger un condensateur à travers une résistance à courant constant. Si aucune impulsion ne parvenait du dispositif 30 de mise en forme de la deuxième voie, la dent de scie serait parfaitement linéaire. Parvenue à une certaine valeur elle déclencherait le dispositif 27 à seuil ce qui déterminerait l'ultime mise en forme du signal avant l'élaboration de l'inhibition. Ce déclenchement aurait lieu à l'instant t'1 (figure 6) L'impulsion parvenant de la seconde voie est destinée à autoriser la conduction d'un circuit placé en parallèle sur le condensateur précédent et prélevant donc une partie du courant de charge de ce dernier. La pente de la dent de scie délivrée par le condensateur varie donc brutalement à l'instant t2 où arrive l'impulsion délivrée par la seconde voie et le déclenchement final n'est obtenu qu'au temps t3. Si la seconde impulsion arrive plus tot, soit au temps t'2, ce qui correspond à une impulsion laser de plus grande amplitude, l'instant de déclenchement t'3 est retardé par rapport à t3 ; si la seconde impulsion arrive plus tard en t"2 (impulsion laser reçue, plus faible), le déclenchement final sera avancé en t"3. Pour discriminer entre deux impulsions arrivant au même instant et d'amplitude différente, on utilise le sous-ensemble 40A dtinhibition des rayonnements diffractés. A cet effet, sur chaque chaîne le signal reçu est conservé en mémoire et transmis à la porte ET 36. Cette porte ET 36 est également excitée par le signal issu du déclencement initial avant correction préalablement retardé par la ligne 35 à retard. Un dispositif d'inhibition semblable à celui du sousensemble 39A ne laisse passer que les impulsions de déclenchement élaborées les premièrestc'est-à-dire celles provenant d'impulsions de fort niveau. Les impulsions de déclenchement provenant d'impulsions de faible énergie arrivent avec un retard tel qu'elles sont éliminées. -REVENDICATIONS 1. Installation pour déterminer la direction dont provient un faisceau laser à l'aide de cellules, orientées différemment, transmettant, à réception d'un rayonnement laser, un signal à une unité de traitement, caractérisée par un moyen pour inhiber la transmission des signaux provenant des autres cellules après que l'une d'entre elles a reçu un rayonnement laser. 2. Installation suivant la-revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyen comprend en parallèle une ligne à retard et une ligne dérivée en aval de chaque cellule, les lignes dérivées étant reliées par une porte OU desdispositifs de blocage des signaux issus des lignes à retard qui sont montés respectivement en aval des lignes à retard. 3. Installation suivant la revendication 2 ou 3, caractérisée par un déclencheur d'impulsion monté entre chaque cellule et ses lignes à retard et dérivée et par un montage retardant le déclenchement de l'impulsion en fonction de l'amplitude du signal transmis par la cellule. 4. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le montage modifie la pente du flanc antérieur du signal. 5. Installation suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par un circuit inhibant la transmission des signaux de moindre amplitude parmi les signaux arrivant ensemble sur les cellules. 6. Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le circuit inhibant la transmission des signaux de moindre amplitude comprend pour chaque cellule une ligne reliant son dispositif de blocage à une porte ET et une ligne à retard reliant la cellule à cette porte ET, l'une des sorties de la porte ET aboutissant à un bloqueur par l'intermédiaire d'une ligne à retard tandis qu'unie autre sortie de la porte ET excite une porte OU commune pour toutes les cellules, la sortie de la porte OU excitant tous les bloqueurs. 7. Procédé pour déterminer la direction dont provient un faisceau laser à l'aide de cellules, orientées différemment, transmettant, à réception d'un rayonnement laser , un signal à une unité de traitement, caractérisé en ce qu'il consiste à inhiber la transmission des signaux provenant des autres cellules moins de trois nanosecondes après que l'une d'entre elles a trans mis un signal représentatif d'un rayonnement laser.