Brevet FR2438276A1 — publié le 19800430

Lorsqu'on effectue des recherches impliquant des phénomènes météorologiques, il est fréquemment souhaitable d'obtenir des données concernant différents paramètres météorologiques en divers emplacements. Ces paramètres peuvent par exemple comprendre la pression, la température et l'humi- dité ainsi que la vitesse et la direction du vent en un emplacement particulier présentant de l'intérêt. Pour obtenir ces informations à partir d'emplacements éloignés, on peut avantageusement prévoir en ces emplacements éloignés des moyens pour détecter les données voulues et transmettre ces informations à une station réceptrice commodémment située. Un dispositif que l'on utilise fréquemment à cette fin est, par exemple, une radiosonde qui est un appareil électronique indépendant conçu pour être lâché d'un avion et tomber vers la terre en étant suspendu à un parachute. En variante, une telle radiosonde peut être attachée à un ballon et lachée depuis le sol pour monter dans l'atmosphère. Dans l'un ou l'autre mode d'utilisation, la la radiosonde est adaptée à détecter les paramètres de données météorologiques voulues et retransmettre ces mesures à un récepteur éloigné tandis que la radiosonde se déplace dans l'atmosphère. Fréquemment, ces radiosondes sont lâchées d'un avion spécialement con çu et les données qu'elles collectent et retransmettent sont reçues par un équipement installé sur l'avion, où les données sont analysées et enregistrées. Les mesures intéressantes de pression, température, et d'humidité peuvent être détectées par des capteurs météorologiques montés sur une telle radiosonde. De plus, pour mesurer la vitesse et la direction du vent à l'emplacement de la radiosonde, on peut utiliser les signaux d'un système d'émission radio tel que le système Omega. Un système d'émission radio tel que le système de navigation Omega émet continuellement des signaux radio à une très basse fréquence à partir d'un certain nombre de stations d'émission espacées sur la terre. Les phases de la pluralité de signaux de navigation émis dans le système Omega sont synchronisées de sorte que ces signaux peuvent être utilisés par des navires et des avions pour situer une position. Ainsi, en comparant les relations de phases de ces signaux quand ils sont reçus en un lieu particulier, il est possible de déterminer de manière précise où se trouve le récepteur en rapportant les différences de phase calculées aux distances parcourues par les signaux des diverses stations d'émission au récepteur. Les informations de phases contenues dans ces signaux sont également utiles à d'autres fins que la détermination de position, telles que la détermination du vent. On peut supposer qu'une radiosonde en train de recevoir ces signaux radio alors qutelle est suspendue à un parachute se meut avec le vent de sorte que la radiosonde elle-même se déplace substantiellement dans la direction du vent et à la vitesse du vent. Si la radiosonde reçoit et retransmet les signaux radio sur une période de temps suffisante, les phases des signaux varieront, du fait du déplacement de la radiosonde, d'une manière que l'on peut rapporter à l'emplacement variable de la radiosonde portée par le vent, à chaque instant auquel le signal est reçu. On peut effectuer une analyse de cette séquence de données de signaux pour produire une séquence de valeurs de phases qui présentent une variation en proportion de la vitesse et de la direction du vent à l'emplacement éloigné de la radiosonde.Ainsi, si l'on combine ces valeurs de phases avec les intervalles de temps connus auxquels on fait les mesures des signaux radio, on peut calculer la vitesse de variation de phase des signaux. Cette vitesse de variation de phase peut alors être rapportée à la vitesse et à la direction du vent à l'emplacement de la radiosonde. La qualité des signaux radio que l'on utilise peut toutefois affecter la valeur pratique de cette technique pour la recherche météorologique. Les signaux de navigation Omega par exemple se propagent dans la gamme des très basses fréquences de sorte que ces signaux présentent une intensité de signal adéquate pour qu'ils soient regus virtuellement partout dans le monde. A ces fréquences toutefois, les parasites atmosphériques et d'autres anomalies de signaux peuvent introduire des quantités importantes de bruit dans les signaux quand ceux-ci sont reçus en un lieu relativement éloigné. Selon la quantité de bruit présent, le rapport signal/bruit pour le signal reçu peut être trop bas pour permettre des informations utiles relativement à la vitesse de variation de phase que l'on doit obtenir des signaux quand on utilise la technique ci-dessus. Le rapport signal/bruit minimal admissible pour un signal qui présente une intensité adéquate pour être utile dans l'analyse de la vitesse de phase dépend toutefois de la manière dont les signaux sont analysés. Par exemple, la vitesse de phase pour laquelle on peut déterminer la vitesse du vent est déduite dans une technique en ajustant effectivement une courbe à un tracé d'échantillons de phases par rapport au temps et en calculant la pente de la courbe, pente qui est équivalente à la vitesse de phase. On suppose fréquement que la courbe est une ligne droite et le critère d'ajustement utilisé est celui des moindres carrés. Avec cette hypothèse et ce critère d'ajustement, le résultat voulu, la vitesse de phase, peut être calculé comme une somme pondérée des échantillons de phases. On peut effectuer ce calcul explicitement ou avec un filtre linéaire. On ne peut cependant pas utiliser de tels procédés lorsque le rapport signal/bruit des échantillons individuels est en dessous d'environ O db, à cause de l'effet de seuil commun aux systèmes de modulation angulaire.Comme, toutefois, les rapports signal/bruit en dessous de O db ne sont pas extraordinaires pour de tels signaux, il s'est développé le besoin d'un dispositif de recherche météorologique qui soit capable d'utiliser les signaux provenant d'un système d'émission radio pour calculer la vitesse du vent même lorsque ces signaux présentent un faible rapport signal/bruit. Un objet général de cette invention est de fournir un dispositif et un procédé de recherche météorologique nouveaux et perfectionnés pour détecter la vitesse du vent en un emplacement éloigné. L'appareil de cette invention comprend une radiosonde qui est placée en un emplacement éloigné pour périodiquement recevoir et retransmettre des informations de signaux provenant d'un système d'émission radio. On prévoit un récepteur pour recevoir et traiter les informations de signaux retransmises tandis que le signal traité venant du récepteur est introduit dans un détecteur pour mesurer une représentation vectorielle du signal. Un calculateur calcule la vitesse de variation de la phase de signal en utilisant des valeurs moyennes de vecteurs-signaux pondérées par intégrales, la vitesse de variation de la phase de la somme vectorielle indiquant la vitesse du vent à l'emplacement éloigné. Dans une réalisation, le calculateur de cette invention comprend un accumulateur pour stocker un ensemble de valeurs numériques de vecteurssignaux qui sont mesurées à des périodes de temps séquentielles prédéterminées, un multiplicateur pour appliquer un ensemble de valeurs de pondération intégrées à l'ensemble de valeurs de vecteurs-signaux, un additionneur pour faire la somme de l'ensemble de valeurs de vecteurs-signaux pondérées, un moyen pour mesurer l'angle de l'ensemble additionné de valeurs de vecteurs-signaux afin d'obtenir une estimation de phase précise, une mémoire pour stocker l'estimation de phase, un soustracteur pour différencier les estimations de phases successives et un diviseur pour diviser la sortie du soustracteur par la différence de temps entre les estimations de phase, ce qui donne la vitesse de variation de phase. Dans une autre réalisation, le calculateur de cette invention comprend un filtre analogique de vecteurs pour appliquer une fonction de pondération intégrée à une valeur analogique mesurée de vecteurs-signaux sur une certaine période de temps, un moyen pour mesurer l'angle de la sortie du filtre afin d'obtenir une estimation précise de phase, une mémoire pour stocker l'estimation de phase, un soustracteur pour différencier les estimations de phases successives et un diviseur pour diviser la sortie du soustracteur par la différence de temps entre les estima tions de phase afin de donner la vitesse de variation de phase. Selon l'invention, un procédé de calcul de la vitesse de variation de phase pour un signal mesuré comprend les étapes consistant à échantillonner le signal à des périodes de temps séquentielles prédéterminées séparées par un intervalle de temps établi afin d'obtenir un ensemble d'échantillons de vecteurs, à appliquer l'intégrale d'une fonction de pondération appropriée à l'ensemble d'échantillons pour obtenir un ensemble pondéré d'échantillons de vecteurs, à additionner l'ensemble pondéré d'échantillons pour obtenir une somme vectorielle, à mesurer l'angle de la somme vectorielle pour obtenir une première valeur de phase, à répéter la première étape après un certain délai pour obtenir un deuxième ensemble d'échantillons, à répéter les deuxième à quatrième étapes pour le deuxième ensemble d'échantillons afin d'obtenir une deuxième valeur de phase et à diviser la différence entre la deuxième valeur de phase et la première valeur de phase par le délai, ce qui calcule la vitesse de variation de phase. On a prévu pour faciliter la compréhension de l'invention décrite ici les figures suivantes du dessin joint, bien qu'il doive être compris que les réalisations illustrées dans ce dessin ne sont pas considérées comme limitant la portée de l'invention: la fig 1 est un schéma pictural illustrant un environnement où l'on peut utiliser l'invention; la fig 2 est un schéma synoptique d'un système de recherche météorologique qui utilise la présente invention; la fig 3 est un schéma synoptique illustrant une réalisation de la portion vitesse du vent du calculateur représenté sur la fig 2; la fig 4 est un schéma synoptique illustrant une variante de réalisation de la portion vitesse du vent du calculateur de la fig 2;; la fig 5 est un schéma illustrant un exemple de filtre que l'on peut utiliser dans la réalisation de la fig 4; la fig 6 est un schéma illustrant un exemple additionnel d'un filtre que l'on peut utiliser dans la réalisation de la fig 4. I - Vue d'ensemble du dispositif de recherche météorologique La fig 1 illustre un environnement dans lequel on peut avantageusement utiliser l'invention. Sur la fig 1, un avion 10 qui vole selon un trajet prédéterminé a lâché des radiosondes 12, 14 et 16 en des points commandés de son plan de vol. Les radiosondes sont des dispositifs électroniques à appareils de mesure qui sont capables de détecter en leur emplacement des informations variées et de transmettre ces informations par l'intermédiaire de signaux radio à hyperfréquence à une station ré ceptrice. Après avoir été lâchées de l'avion 70, les radiosondes, qui sont supportées par des parachutes, sont portées à la vitesse et dans la direction du vent existant en leur emplacement.Chaque radiosonde est équipée pour détecter des données de pression, température et humidité et pour transmettre ces données par un signal radio à hyperfréquence à l'avion 10 où ces données sont reçues, traitées et enregistrées. Les radiosondes 12, 14 et 16 sont également capables de recevoir des signaux radio du système de navigation radio Omega et de retransmettre ces informations à l'avion 10 où ces signaux peuvent etre analysés par un quipement approprié pour déterminer la vitesse et la direction du vent à l'emplacement de chaque radiosonde. Sur la fig-l, on a montré des stations A, B, C et D représentant quatre d'un total de huit stations analogues du système de navigation Omega, en des lieux représentatifs 18, 20, 22 et 24 respectivement. Chacune de ces stations émet des signaux radio qui sont tous synchronisés en ce qui concerne la phase. Par conséquent, des lignes de différence de phase constante ou lignes isophases A-B; A-C; A-D se produisent en des points situés entre chaque paire de stations comme le montre la fig 1.En comparant la phase des signaux reçus sur le récepteur, on peut déterminer l'emplacement du récepteur par rapport à ces lignes isophases ou lignes de position. De plus, en faisant un certain nombre de mesures de signaux de navigation radio sur une certaine période de temps, on peut déterminer la vitesse de changement des phases des signaux due au déplacement du récepteur. Lorsque le récepteur est une radiosonde qui se déplace avec le vent, on peut utiliser ces informations pour calculer la vitesse et la direction du vent en chaque emplacement de radiosonde. On va décrire ici les réalisations préférées de cette invention comme particulièrement adaptées à être utilisées en combinaison avec le système de navigation radio Omega, mais l'invention n'est pas limitée à des applications impliquant ce système particulier. Comme les personnes compétentes en la matière s'en rendront compte, l'invention est également applicable à un appareil de recherche météorologique qui fait usage d'autres types de signaux radio émis, y compris des signaux qui ne sont pas émis à des fins de navigation hyperbolique. Par exemple, les systèmes militaires de communications à fréquence très basse et les stations classiques à temps et fréquence émettent des signaux radio- que l'on peut utiliser pour déterminer la vitesse du vent, et ces applications tireront profit de l'utilisation de la présente invention.Toutefois, pour présenter la description la plus efficace de l'invention, on expliquera les réalisations préférées décrites ici en se référant au système de naviga tion Omega. La fig 2 illustre sous forme de schéma synoptique les composants d'un appareil de recherche météorologique utilisé de la manière illustrée sur la fig 1 en combinaison avec les signaux reçus du système de navigation Omega qui s'étend sur le monde entier. Sur la fig 2, une radiosonde 26 reçoit des signaux Omega d'émetteurs Omega multiples (non représentés) par une antenne 28 qui est fixée sur la radiosonde 26. La radiosonde 26 est également équipée de capteurs qui détectent les pression, température et humidité ambiantes à l'emplacement de la radiosonde (figurées par les trois flèches entrant au bas de la radiosonde 26).Les informations des signaux Omega, ainsi que les données de pression, température et humidité sont modulées sur une porteuse à hyperfréquence par l'équipement de la radiosonde d'une manière classique et transmises par la radiosonde, avec l'intermédiaire d'une liaison de données à hyperfréquence, par une antenne émettrice 30 montée sur la radiosonde, à une station réceptrice qui peut commodément être montée sur un avion, tel que l'avion 10 de la fig 1. Le signal à hyperfréquence est reçu par l'intermédiaire d'une antenne réceptrice à hyperfréquence 32 qui est montée sur l'avion. Le signal à hyperfréquence est ensuite renforcé dans un amplificateur 34 et appliqué à l'entrée d'un récepteur à modulation de fréquence 36. Le récepteur 36 démodule les données PTH (pression, température et humidité) et les données de signaux Omega, données qui sont ensuite acheminées à un processeur de PTH 38 et à un récepteur Omega à 13,6 k Hz respectivement.Bien que l'on n'ait représenté qu'une seule radiosonde sur la fig 2, les personnes compétentes en la matière comprendront facilement que l'on peut utiliser des radiosondes multiples dans le système décrit pour recevoir simultanément des données d'un certain nombre d'emplacements différents, auquel cas on prévoit sur l'avion un récepteur à modulation de fréquence, un processeur PTH et un récepteur à 13,6 k Hz pour chaque radiosonde. La réception simultanée des signaux de multiples radiosondes de ce genre peut etre réalisée en utilisant une fréquence d'émission à hyperfréquence différente pour chaque radiosonde. L'analyse dans ce cas des données vevant de chaque radiosonde est identique à celle décrite ici. La sortie démodulée du récepteur 36 consiste en fréquences discrètes représentant les informations de pression, température et humidité, et elle comprend aussi un signal Omega retransmis à 13,6 k Hz. Les PTH sont traitées d'une manière classique, familière aux personnes compétentes en la matière, que l'on ne décrira pas ici en détail. Pour utiliser les données de pression, température et humidité, la sortie du récepteur à modulation de fréquence alimente directement le processeur PTH associé 38. Ce processeur PTH met les signaux PTH reçus à l'état de niveauxlogiques qui alimentent un calculateur 52. Ce calculateur 52 exécute trois fonctions de traitement PTH : il fournit des données PTH brutes à un enregistreur à bande magnétique pour le carnet de bord; il traite les données pour les mettre en unités scientifiques classiques (millibars, degrés Celsius et pourcentages); et il fournit ces données PTH à un téléscripteur et à un enregistreur de diagrammes. Il - Le système de navigation Omega Les informations relatives à la vitesse et à la direction du vent à l'emplacement de la radiosonde 26 sont obtenues en analysant les signaux radio de navigation reçus par la radiosonde. Bien que l'invention ne doive pas être considérée comme limitée à cet égard, les réalisations spécifiques de l'invention décrites ici sont adaptées à être utilisées avec le système de navigation hyperbolique Omega. il convient ainsi de considérer la théorie du fonctionnement du système Omega avec plus de détails afin de faciliter la compréhension du fonctionnement et des avantages de l'invention. Le système Omega prévoit une émission séquentielle de trois fréquences de navigation (à 10,2, Il 1/3 et 13,6 k Hz) à partir de chacun de huit énetteurs espacés autour de la terre. On utilise ces fréquences multiples principalement pour réduire le problème d'ambiguité de chenal associé à la mesure de phase d'un signal de phase essentiellement continu et on peut aussi les utiliser pour former des signaux composites afin de rehausser la stabilité des signaux. On a cependant seulement besoin d'utiliser les signaux à une seule fréquence dans un dispositif, tel que celui décrit ici, qui concerne principalement la mesure de la vitesse de variation de phase. On utilise seulement le signal à 13,6 k Hz dans la réalisation de l'invention décrite ici. Dans le format de base du signal Omega, la première fréquence est diffusée par une première station à un instant égal à zéro. Ce signal est diffusé pendant 0,9 seconde, suivi par un blanc de 0,2 seconde, blanc qui existe entre chaque paire de signaux émis. A un instant égal à 1,1 seconde, la première station émet une deuxième fréquence, et, à un instant égal à 2,3 seconde, la première station diffuse la troisième fréquence. Chacune des autres stations commence sa séquence de fréquences diffusées à un cycle de diffusion plus tard que la station précédente. Ainsi, chaque station diffuse les trois mêmes fréquences dans le même ordre, mais pendant des temps différents et à un point différent dans le format total de signal diffusé par un ensemble de huit stations. Quand on connaît la séquence des fréquences devant être émises et les durées de chacun des trois signaux discrets, on peut identifier une émission venant d'une station particulière. Il y a huit segments correspondant aux huit stations Omega dans le temps de dix secondes de format du signal, les dix secondes pleines s'écoulant entre le commencement de l'émission dune fréquence discrète par une station et l'émission suivante de cette fréquence par cette station. Comme le signal de chaque station Omega est synchronisé avec les signaux des )tres stations Omega, le navigateur sur un avion ou un bateau peut utiliser un équipement récepteur conçu pour le système Omega afin d'analyser chaque signal reçu dans le modèle Omega et déterminer la relation de phase relative entre chaque paire de tels signaux reçus. Les emplacements sur la terre où ces paires de signaux présentent une différence de phase constante se trouvent le long de lignes hyperboliques et on a préparé des cartes de navigation Omega avec le tracé de lignes hyperboliques de position correspondant à la différence de phase zéro. En utilisant ces cartes et les informations de phase des signaux Omega reçus, un navigateur peut déterminer sa position de manière très précise. Si l'on détecte en outre les signaux Omega venant d'une station à des intervalles régulièrement espacés sur une période de temps, on peut calculer la variation de phase par unité de temps. Comme une mesure de phase correspond à un emplacement particulier à un instant particulier, on peut rapporter la vitesse de variation de phase à la vitesse et à la direction de déplacement du récepteur Omega. Si le récepteur Omega est monté sur un objet suffisamment flottable tel qu'une radiosonde supportée par un parachute ou un ballon, la vitesse à laquelle et la direction vers laquelle le récepteur se déplace sont sensiblement équivalentes à celles du vent prédominant à l'emplacement du récepteur.De cette manière, on peut utiliser le système Omega pour obtenir des données relatives à la vitesse et à la direction du vent en tout nombre voulu d'emplacements éloignés et à des hauteurs variées dans l'atmosphère. III - Traitement des signaux Omega pour les calculs de vitesse du vent On va à nouveau se référer à la fig 2 et au dispositif de recherche météorologique illustré. Les signaux Omega sont également reçus par l'avion sur une antenne de bord 42, en plus des informations Omega reçues dans le signal à hyperfréquence transmis par la radiosonde 26. Ces deux ensembles de signaux Omega sont traités par des circuits identiques dans l'équipement d'avion. Dans le système Omega d'avion, le signal Omega à 13,6 k Hz est reçu par la boucle d'antenne orthogonale 42, amplifié dans l'amplificateur 46 et acheminé sur un récepteur 48 à 13,6 k Hz. Ce récepteur 48 emploie une double conversion de fréquence classique dans laquelle la fréquence du signal d'entrée est d'abord réduite à une fréquence intermédiaire de 2,2 k Hz et ensuite à la fréquence intermédiaire finale IF de 200 Hz. La largeur de bande du signal Omega est progressivement rétrécie de la fréquence radio d'entrée à la dernière fréquence intermédiaire dont la largeur de bande est inférieure à 10 Hz, tandis que le gain est préétabli et fixé, de sorte qu'on ait les limites de fréquence intermédiaire finale même sur des signaux faibles de moins de 50 microvolts. Le signal IF du récepteur 48 est ensuite appliqué à un détecteur 50 qui emploie le procédé à quadrature de détection de signal. Dans le détecteur 50, le signal entrant est strictement limité en une onde rectangulaire. Le signal Omega strictement limité est ensuite combiné dans des portes OU exclusif avec deux ondes rectangulaires de référence i la fréquence du signal, l'une d'elles présentant un retard de phase de 900 par rapport à l'autre. Quand les sorties résultantes sont admises à travers les portes sur les compteurs par une impulsion d'horloge, on obtient deux valeurs qui bnt trait aux composantes sinus et cosinus du vecteur signal. La valeur de phase du signal Omega par rapport à l'onde rectangulaire de référence correspond à l'angle de ce vecteur et le rapport signal/bruit a trait à sa grandeur. On utilise comme référence dans le générateur de référence 44 un oscillateur à 4,096 M Hz pour déterminer la phase des deux signaux Omega tandis que la synchronisation avec le segment Omega correct est effectuée en utilisant le canal Omega d'avion. Le détecteur 50, par exemple, peut être similaire en construction et fonctionnement au détecteur de phase décrit dans la demande de brevet français "Détecteur numérique de phase et procédé de détection d'une différence de phase" déposée le 9 février 1979 sous le NO 79 o3807 (demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique 877.259 du 13 février 1978), que l'on incorpore ici par référence. Les valeurs de sinus et cosinus pour le signal Omega à t3,6 k Hz re çu par l'avion sont enregistrées par le calculateur 52 pour une analyse ultérieure, et on peut les utiliser en combinaison avec le signal Omega reçu de la radiosonde 26 pour la dérivation classique des corrections de propagation afin de compenser les perturbations de phase introduites dans les signaux Omega par les parasites ionosphériques ou autres. Quand ces parasites dans le signal Omega dégradent la qualité du signal Omega reçu par l'avion de la radiosonde, on peut employer le calculateur 52 pour utiliser la phase Omega d'avion dans l'estimation des corrections à apporter à la phase du signal Omega de radiosonde. L'utilisation du signal Omega d'avion à ces fins n'est cependant pas considérée comme faisant partie de la présente invention et ne sera pas décrite plus en détail. Le signal Omega à 13,6 k Hz reçu par l'intermédiaire de la liaison de données à hyperfréquence venant de la radiosonde 26 est traité dans un récepteur à 13,6 k Hz additionnel 40 qui est identique en construction et fonctionnement au récepteur Omega d'avion 48 décrit plus haut. Le traitement du signal Omega de la radiosonde 26 est identique à celui effectué sur le signal Omega d'avion reçu par l'antenne 42, comme on l'a expliqué plus haut, de sorte que les valeurs de sinus et cosinus en résultant pour les échantillons de signal Omega de radiosonde sont appliquées en entrées sur le calculateur 52. Le calculateur 52 qui commande l'équipement de sortie périphérique et traite les informations de radiosonde pour enregistrer une séquence d'évaluation, consiste en une unité centrale de traitement, une console et une mémoire. L'unité centrale de traitement se compose d'une logique de manipulation de données et d'une logique de commande. La logique de manipulation de données, qui consiste en composants opérationnels et en chemins de données, effectue des opérations sur les données tandis que la logique de commande dirige la logique de manipulation de données et les éléments du système et coordonne leur fonctionnement. IV - La technique de traitement du signal pondéré par intégrales Une particularité saillante de cette invention concerne la manière dont les composants sinus et cosinus des signaux Omega de radiosonde qui sont fournis au calculateur 52 par le détecteur 50 sont analysés pour calculer la vitesse et la direction du vent. A cause des niveaux de bruit é ievés qui sont fréquemment présents dans les signaux Omega reçus, il est nécessaire d'obtenir un certain nombre d'échantillons de mesure du signal et de les combiner afin de renforcer l'information de signal suffisamment pour que l'on puisse en déduire une information sur la variation de phase du signal par rapport au temps.Une technique pour faire ainsi la moyenne des données bruitées sur une certaine période de cette manière consiste tracer la mesure de phase par rapport au temps et à ajuster la meilleure ligne droite aux points ainsi tracés, en utilisant la méthode des moindres carrés. La pente de la ligne droite qui est ajustée donne une approximation de la variation de phase avec le temps sur la période pour laquelle les données de phase ont été prises. On peut réaliser l'équivalent de cette méthode des moindres carrés d'une manière automatisée en appliquant la fonction de pondération appropriée à chaque valeur individuellement dans une gamme de valeurs de phase mesurées dans le temps et en additionnant ensuite les valeurs pondérées.Pour un nombre fini d'échantillons de phase pris à des intervalles uniformes à des instants t. centrés autour de t = O, la fonction propre de pondération est où w. est le poids appliqué à l'échantillon de phase pris à l'instant-t.. I i Dans des situations où le niveau de bruit est élevé, les vecteurs de bruit contenus dans les échantillons de signaux individuels peuvent tendre à être si grands en comparaison du vecteur signal que la composante de bruit obscurcit la phase du vecteur signal. Dans de tels cas, un traitement ultérieur de la phase seule produira une quantité qui-ne sera pas utile pour déterminer la vitesse de phase. De plus, meme un parasite sur une courte période de temps affectant très peu d'échantillons peut provoquer des rotations complètes de 3600 dans le vecteur signal à attribuer aux échantillons suivants. Ces "sauts de chenal" peuvent ainsi produire de grandes erreurs dans le résultat bien qu'on utilise des données généralement "pro pres qui sont traitées en termes de la grandeur scalaire de phase seule. Selon une caractéristique saillante de cette invention, toutefois, au lieu d'appliquer la fonction de pondération voulue aux valeurs scalaires de phase, on effectue l'opération de pondération sur les composantes vectorielles des échantillons de signaux en utilisant les valeurs pondérées par intégrales. Les personnes compétentes en la matière se rendront compte que la méthode consistant à appliquer la fonction de pondération à des échantillons de vecteurs du signal et à en effectuer la somme équivaut à appliquer l'intégrale de cette fonction de pondération aux valeurs de vecteurs, à faire la somme, puis à différencier la somme résultante par rapport au temps. De cette manière, l'établissement de la moyenne voulue du signal peut être effectué avant de convertir les valeurs de phase scalaires, et l'information dans le signal peut ainsi être préservée à un niveau de seuil beaucoup plus bas, ce qui permet l'utilisation de signaux Omega relativement bruités reçus d'une radiosonde pour mesurer la vitesse de variation de phase et rapporter cette mesure à la vitesse du vent. En utilisant les signaux Omega pour la fonction navigation classique de recherche de position, on peut réduire l'effet de seuil commun aux systèmes de modulation angulaire, quand le rapport de signal à bruit des échantillons individuels est en dessous de O db, en faisant la moyenne vectorielle des échantillons de signaux vecteurs, comme on l'a expliqué plus haut. Le principe est d'éviter les effets de seuil en faisant la moyenne sous forme vectorielle avec quelque pondération que l'on désire jusqu'à ce que l'on ait obtenu dans le signal toute l'amélioration possible du rapport signal à bruit. Ce n'est qu'alors que l'on accomplit l'o- pération non linéaire de mesure de phase.Cette technique n'est toutefois pas directement transposable au problème du calcul de la vitesse et de la direction du vent à partir des signaux Omega du fait que ce dernier problème exige le calcul de la vitesse de variation de phase au lieu de la valeur de phase réelle. En faisant la moyenne des échantillons de vecteurs pondérés dans ce dernier cas, on produirait simplement une estimation de la vitesse vectorielle du vecteur signal au lieu de la vitesse de phase. La sommation des échantillons pondérés est toutefois exactement équivalente à la corrélation des échantillons individuels avec la fonction de pondération ou à la convolution des échantillons avec la fonction de pondération inversée. il est donc possible de remplacer la fonction de pondération par la valeur négative de son intégrale si la somme pondérée est ensuite différenciée par rapport au temps. On peut exprimer cette relation par l'équivalence où x. = le i eme échantillon de vecteur signal et w. = la pondération propre à appliquer å xi. En effectuant les corrélations représentées par les deux termes sur le coté droit de l'équation ci-dessus sous forme vectorielle, on peut effectuer la me me sorte de calcul que celle exécutée sur les échantillons de phase scalaires. Cet établissement de la moyenne effectue l'amélioration désirée du rapport signal à bruit. Les vecteurs relativement silencieux en résultant sont alors convertis en valeurs de phase et différenciés pour produire une vitesse vraie de variation de phase. V - L'appareil pour mettre en oeuvre la technique de traitement à pondération par intégrales En se référant maintenant à la fig 3, on voit un diagramme de programmation d'un calculateur tel que le calculateur 52 de la fig 2, de manière à pouvoir appliquer cette technique à l'analyse d'échantillons de signaux numériques. Les échantillons de signaux Omega de radiosonde, représentant les composantes de vecteur sinus et cosinus du signal mesuré par le détecteur 50 sont introduits dans des registres 54 et 56. La valeur appropriée de la fonction de pondération intégrale w; (de i = 1 à i = n) est appliquée par multiplication en 58 et 60 à chacune des n valeurs d'échantillons. Les valeurs des composantes du vecteur pondéré pour l'intervalle total d'échantillonnage sont alors introduites dans des sommateurs 61 et 63 où elles sont totalisées et combinées dans un convertisseur 62 de composantes à angle pour produire une mesure d'angle de vecteur. On fait la différence entre cette mesure d'angle et la dernière mesure d'angle de vecteur précédente, qui est stockée en 64, dans un sommateur 66. La variation de phase qui en résulte est ensuite divisée par la différence de temps dans un diviseur 68 dont la sortie indique ainsi la vitesse de variation de phase entre les deux mesures. On peut facilement à partir de ce calcul, calculer, comme expliqué plus haut, la vitesse et la direction du vent. Pour la méthode des moindres carrés décrite ci-dessus, on a donné dans le tableau I les valeurs pour la fonction de pondération appropriée. Dans la colonne A on a porté un ensemble de sept échantillons de signaux pris à des intervalles de dix secondes, et'la colonne B donne la liste des poids à intégrales correspondants à utiliser dans la multiplication des composantes de vecteurs que l'on utilise dans cette invention au lieu des valeurs de phase. Chaque poids de la colonne B est la valeur négative de la somme des poids de la colonne A jusqu'à la même rangée, c'est-à-dire que les valeurs de la colonne B représentent les poids obtenus en intégrant la fonction utilisée pour produire les poids de la colonne A. Une variante également utile d'un ensemble de poids à intégrales a été inscrite dans la colonne C.Tout ensemble similaire de poids proportionnels à ceux de la colonne B produit le meme résultat dans cette invention parce que la mesure d'angle de vecteur effectuée dans le convertisseur 62 est insensible à l'échelle de ses entrées. Tableau I A B C - w. -280 w. i i w J Wj -280 Wj j=-oo- j=no -30/2800 30/2800 3 -20/2800 50/2800 5 -10/2800 60/2800 6 0 60/2800 6 tu/2800 50/2800 5 20/2800 30/2800 3 30/2800 O O Cette technique peut aussi être mise en oeuvre avec des filtres analogiques effectuant l'intégrale de la fonction de pondération appropriée On peut considérer la sortie d'un filtre linéaire comme une somme pondérée de ses entrées passées, où la fonction de pondération est la réponse d'impulsion inversée du filtre.Une fonction de pondération que l'on peut utiliser s'exprime par w(t) = 7/22 (1 + t/q ) e /r t z O Un filtre 76 qui réalise l'intégrale de cette fonction de pondération est illustré sur la fig 5. Le fonctionnement d'un tel filtre pour mettre en oeuvre cette fonction est classique et familier aux personnes compétentes en la matière; on ne le décrira donc pas ici en détail. Une autre fonction de pondération que l'on peut utiliser dans des filtres analogiques est la suivante t / o Un filtre 78 qui effectue l'intégrale de cette fonction de pondération est illustré sur la fig 6.Le fonctionnement de ce filtre est également familier aux personnes compétentes en la matière et il n'a pas besoin d'être décrit en détail ici. La fig 4 représente un diagramme d'utilisation de tels filtres analogiques linéaires pour cette technique. Sur la fig 4, le calculateur illustré sur la fig 3 a été remplacé par des filtres analogiques 72 et 74 à des fins de mesure de détermination du vent. L'appareil filtre représenté sur la fig 4 peut être utilisé en combinaison avec un appareil similaire à celui de la fig 2, mais le détecteur nécessaire dans cette dernière application serait de type analogique au lieu d'être de type numérique. Sur la fig 4, les valeurs analogiques 70 des composantes de vecteurs signaux sont introduites dans des filtres linéaires 72 et 74 qui sont agencés pour réaliser la fonction de pondération par intégrales voulue.Ces filtres 72 et 74 peuvent être mis en oeuvre avec le circuit représenté sur la fig 5 ou la fig 6, ou l'on peut utiliser tout autre filtre connu des personnes compétentes en la matière pour effectuer une fonction de pondération appropriée. Les sorties des filtres analogiques sont combinées pour la mesure d'angle de vecteur dans le convertisseur de composantes en angle 62, et la mesure de vecteur est ensuite manipulée de manière identique aux opérations représentées sur la fig 3 pour obtenir la vitesse de variation de phase. Bien qu'on ait représenté et expliqué ici des réalisations particulieres de l'invention, de nombreuses modifications et variantes de réalisation de l'invention seront évidentes aux personnes compétentes en la matière. Par exemple, le traitement vectoriel des mesures d'échantillons de signaux peut être réalisé avec des coordonnées polaires au lieu de l'e- tre avec des coordonnées cartésiennes, lorsqu'on le désire. On peut également remplacer les filtres analogiques linéaires 72 et 74 de la fig 4 par les filtres numériques équivalents. Cette dernière réalisation est particulièrement utile du fait que l'échelle des temps y serait comman dée par un seul paramètre qui pourrait être mis en oeuvre dans un sousprogramme passe-bas et serait facilement ajustable. De plus, bien que l'on ait décrit le système comme étant utilisé en combinaison avec le système de navigation hyperbolique Omega, les personnes compétentes en la matière comprendront, comme on l'a expliqué ici plus haut, que l'invention s'applique aussi bien à des systèmes faisant usage d'autres types de signaux radio. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de recherche météorologique pour détecter la vitesse du vent en un emplacement éloigné en utilisant des signaux propagés par des émetteurs radio, caractérisé en ce qutil comprend une radiosonde placée en cet emplacement éloigné pour périodiquement recevoir et retransmettre l'information de signal venant des émetteurs radio; un récepteur pour recevoir et traiter cette information de signal retransmise; un détecteur de signal relié à la sortie de ce récepteur pour mesurer une représentation vectorielle de cette information de signal retransmise; et un calculateur pour calculer la vitesse de variation de phase de ce signal en utilisant des valeurs moyennes de vecteurs-signaux pondérées par intégrales, cette vitesse de variation de phase étant proportionnelle à la vitesse du vent. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur de signal émet une grandeur numérique représentative de composantes vectorielles du signal et en ce que le calculateur comprend en outre un accumulateur pour stocker un ensemble de valeurs numériques de vecteursignal mesurées à des instants séquentiels prédéterminés; un multiplicateur pour appliquer un ensemble de valeurs de pondération intégrées à cet ensemble de valeurs numériques; un additionneur pour former la somme vectorielle de cet ensemble de valeurs numériques; un convertisseur pour calculer l'angle de cette somme vectorielle afin d'obtenir une estimation de la phase; un soustracteur pour faire la différence d'estimations de phases successives; et un diviseur pour diviser la sortie du soustracteur par la différence de temps entre les estimations de phase afin de donner la vitesse de variation de phase. - - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détec- teur de signal émet une représentation vectorielle du signal et en ce que le calculateur comprend en outre une paire de filtres linéaires pour appliquer une fonction de pondération intégrée à la sortie du détecteur de signal; un convertisseur pour calculer l'angle des sorties de ces filtres afin d'obtenir une estimation de phase; une mémoire pour stocker cette estimation de phase; un soustracteur pour faire la différence entre les estimations de phase successives; et un diviseur pour diviser la sortie du soustracteur par la différence de temps entre ces estimations de phase afin de donner la vitesse de variation de phase. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les filtres sont des filtres analogiques. 5 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les filtres sont des filtres numériques. 6 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le détecteur comprend aussi un détecteur de signal en quadrature, ce qui l'adapte à détecter les composantes sinus et cosinus d'une valeur de signal vecteur. 7 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les composantes de vecteurs sont représentées par des coordonnées cartésiennes. 8 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les composantes de vecteurs sont représentées par des coordonnées polaires. 9 - Procédé de mise en oeuvre du dispositif selon la revendication 1, dans lequel on calcule la vitesse de variation de phase d'une valeur de signal mesurée obtenue par échantillonnage d'un signal, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : (a) échantillonnage du signal à des périodes de temps séquentielles prédéterminées séparées par un intervalle de temps établi pour obtenir un ensemble de représentations vectorielles d'échantillons; (b) application de l'intégrale d'une fonction de pondération appropriée à l'ensemble d'échantillons pour obtenir un ensemble pondéré d'échantillons vectoriels; (c) sommation de l'ensemble pondéré d'échantillons pour obtenir une somme vectorielle; (d) détermination de l'angle de la somme vectorielle pour obtenir une première valeur de phase;; (e) répétition de l'étape (a) après un certain délai pour obtenir un deuxième ensemble d'échantillons; (f) répétition des étapes (b)-(d) pour ce deuxième ensemble d'échantillons afin d'obtenir une deuxième valeur de phase; et (g) division de la différence entre la deuxième et la première valeur de phase par ce délai, ce qui calcule la vitesse de variation de phase 10 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le signal est un signal radio. Il - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le signal radio est fourni par le système de navigation Omega. 12 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le signal est échantillonné en un emplacement éloigné. 13 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en cé que la fonction de pondération effectue un ajustement par les moindres carrés à l'ensem- ble d'échantillons. 14 - Dispositif selon la revendication 1, utilisant des signaux à niveau de bruit élevé, caractérisé en ce que le calculateur comprend un accumulateur pour stocker un ensemble séquentiel de représentations vectorielles des valeurs de signaux mesurées; un multiplicateur pour multiplier chaque valeur de vecteur-signal à l'intérieur de cet ensemble par une valeur de pondération correspondante, cette valeur de pondération étant obtenue par intégration d'une fonction de pondération appropriée; un additionneur pour faire la somme de cet ensemble de valeurs pondérées de phase de vecteur-signal; un convertisseur pour déterminer l'angle de cet ensemble additionné, ce qui produit une estimation de phase renforcée pour un temps correspondant à cet ensemble; une mémoire pour stocker cette estimation de phase renforcée; un soustracteur pour différencier les paires successives de ces estimations de phase; et un diviseur pour diviser la sortie de ce soustracteur par la différence de temps entre ces paires successives d'estimations de phase, ce qui produit une estimation de la vitesse de variation de la phase.