Brevet FR2438307A1 — publié le 19800430

La présente invention se rapporte a un systeme avertisseur de collision, en particulier pour avions, dans lequel l'évaluation est basée sur le critère de collision TAU, TAU étant le quotient de la distance à l'objet menaçant par la vitesse relative par rapport a cet objet. Un tel systeme est décrit dans le livre de E. Kramar "Funksysteme für Ortung und Navigation" Verlag Berliner Union CrnbH, Stuttgart, 1973, pages 361 a 375. Les dispositifs qui y sont décrits sont très compliqués et coûteux. Dans une partie de ces systemes, une alarme ne peut être donnée que si l'objet menaçant est lui aussi équipé d'un dispositif convenable. Dans d'autres systèmes, l'équipement de bord doit être synchronisé. A la page 370 du document cité ci-dessus, l'auteur estime que les dispositifs de détermination de position non coopératifs, tels que des radars, ne conviennent pas pour l'utilisation dans des systèmes avertisseurs de collision basés sur le concept TAU car la discrimination de cible est insuffisante. Un systeme simplifié est décrit dans les pages 373 et 374. Dans ce systeme, une alarme est déclenchée si un avion est a une altitude donnée ou a une distance donnée. Dans un autre développement de ce systeme, une mesure grossière de l'angle en direction de l'avion mena çant est faite. Ce système avertisseur n'utilise pas le critère de collision TAU. L'objet de l'invention est de fournir un système avertisseur de collision utilisant le critère de collision TAU. Selon l'invention, ceci est obtenu dans un tel système carac térisé en ce qu'il est prévu un radar qui mesure simultanément la distance et la vitesse relative d'un objet menaçant,en ce que le diagramme de rayonnement du radar est un lobe qui effectue un balayage en azimut et en ce que, quand une collision est menaçante d'après le critere de collision TAU, au moins la direction de cet objet menaçant est indiquée sur un indicateur. Ce système avertisseur de collision nouveau est de construction simple et peu couteuse. Il est aussi spécialement adapté aux hélicoptères volant à basse altitude, les "objets menaçants" incluant les sommets de montagne ou les arbres. En plus de donner un avertissement sur une collision potentielle, il indique la direction où se trouve l'objet menaçant. Le système avertisseur de collision peut être utilisé avantageusement quand des avions volent en formation. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront a l'aide de la description ci-après et de la figure unique jointe qui représente un diagramme d'un système avertisseur de collision selon l'invention. On supposera que le radar est un dispositif à ondes entretenues à modulation de fréquence (FM-CW). Dans un émetteur 1, un signal à radiofréquence, de fréquence par exemple 35 GHz, est elaboré et amplifié. Le signal de sortie de l'émetteur I est modulé en fréquence par un signal de sortie, par exemple endents de scie, d'un modulateur 2. La fréquence de modulation est dérivée d'un synthétiseur 8 et est de 20 kHz par exemple. L'écart de fréquence du signal modulé peut être de 60 MHz. Le signal à radiofréquence modulé est appliqué par l'intermédiaire d'un circulateur 3 à une antenne 4 d'où il est rayonné. Le signal réfléchi par un objet est reçu par l'antenne 4 et appliqué à travers le circulateur 3 à un mélangeur 5. Ce mélangeur 5 mélange le signal reçu avec une partie du signal émis prélevé par un coupleur directionnel 19. Le signal de sortie du mélangeur 5 est am- plifié dans un pré-amplificateur vidéo 6 et un amplificateur vidéo principal 7, puis appliqué à un mélangeur vidéo 9, où il est mélangé avec un signal du synthétiseur 8. On détermine la distance dans un dispositif d'évaluation de distance 10 à partir de la position du maximum de l'enveloppe du spectre vidéo du signal à la sortie du mélangeur vidéo. Un dispositif d'évaluation de vitesse 11 détermine la vitesse relative en analysant le décalage des raies du spectre vidéo du signal à la sortie du mélangeur vidéo. I1 est avantageux de supprimer ou atténuer le signal de sortie du mélangeur 5 ou du pré-amplificateur vidéo 6 pendant le retour, c'est-à-dire le bord abrupt, du signal modulant en dents de scie. En pondérant convenablement le signal de sortie du préamplificateur vidéo 6, comme cela est connu, par exemple, par un article de U. Raudonat et E. Sautter "Mehrzielfähiges FM/CW-Radar zur eindeutigen Messung von Entfernung und Geschwindigkeit" NTZ, 1977, 3, pages 255 à 260, on améliore la résolution en distance. Jusqu'à maintenant, la description du radar a été limitée à l'essentiel car il correspond à celui décrit dans la demande de brevet français 76 14591 déposée le 14 mai 1976 au nom de la demanderesse et intitulée "Appareil pour la mesure simultanée de la distance et de la vitesse relative". En particulier, l'évaluation de distance et la mesure de la vi tesse relative y sont décrites plus en détail. Cette demande de brevet contient aussi une explication détaillée des spectres de signal à évaluer. Les distances et vitesses relatives déterminées sont conservées dans une mémoire 12. A partir des valeurs correspondantes, un microprocesseur 14 calcule le quotient TAU de la distance par la vitesse relative. Comme dans le livre de E. Kramar cité ci-dessus, ce quotient TAU est un critère pour un danger potentiel. Quand TAU tombe en dessous d'une valeur prédéterminée, une collision est menaçante. Si le système avertisseur de collision est installé dans un hélicoptère, les obstacles possibles peuvent être d'autres avions et des obstacles formés par le terrain. Suivant l'application, il sera nécessaire d'exécuter une manoeuvre d'évitement assez tôt ou assez tard. Pour cela, un dispositif de commande de seuil 16 fournit au microprocesseur 14 la valeur de seuil désirée. Les valeurs de seuil sont de préférence sous forme numérique. Le microprocesseur 14 fournit un signal à l'unité d'alarme 17 dès que TAU tombe en dessous de la valeur de seuil. On peut prévoir par exemple une alarme audible. Pour augmenter la probabilité que l'alarme soit donnée à temps, le microprocesseur 14 fournit de manière avantageuse un signal avertisseur non seulement quand TAU tombe en dessous d1une valeur prédéterminée mais aussi quand la distance tombe en dessous d'une valeur minimum prédéterminée. Si le pilote d'hélicoptère veut empecher une collision potentielle, il est particulièrement avantageux pour lui de savoir dans quelle direction une collision est menaçante. En conséquence, une mesure d'azimut supplémentaire est effectuée. Dans ce but, l'antenne 4 est conçue de sorte que son diagramme de rayonnement ait la forme d'un lobe étroit et effectue un balayage en azimut. Le balayage du faisceau peut être effectué mécaniquement ou électro- niquement. Les deux méthodes sont familières à l'homme de l'art et ne seront pas décrites ici. Dans le mode de réalisation décrit, il est supposé qu'on utilise le balayage mécanique qui est commandé par une unité de commande d'antenne 13. Cette unité d'une part, commande le mouvement de l'antenne 4 et, d'autre part, fournit au microprocesseur la direction vers laquelle le lobe est pointé. Le faisceau peut balayer trois cent soixante degrés et on peut choisir des angles de site différents d'une rotation à l'autre. Le diagramme de rayonnement peut aussi être choisi très étroit en azimut et relativement large en site. Dans ce cas et si on utilise un diagramme à lobe, on obtient une bonne résolution en azimut. Laplate-forme de l'antenne est stabilisée de telle sorte que le diagramme de rayonnement est toujours balayé dans la direction horizontale. L'utilisation d'un diagramme directionnel a un avantage supplémentaire en ce que le radar doit traiter moins de cibles en même temps. Le signal de sortie du microprocesseur non seulement indique qu'une collision est menaçante mais contient l'information sur la direction de la menace. La direction est indiquée par un indicateur classique 18. L'indication est avantageusement commandée de telle sorte qu'une cible est indiquée seulement si une collision est imminente. Par ailleurs, la direction et la distance de l'obstacle peuvent être indiquées. Quand des hélicoptères volent en formation, l'indicateur affiche avantageusement les positions des autres hélicoptères. L'hélicoptère représentant une menace peut apparaître comme un top d'écho clignotant sur l'indicateur. Bien entendu, l'exemple de réalisation décrit n'est nullement limitatif de l'invention. REVENDICATION Système avertissèur de collision, en particulier pour avions, dans lequel l'évaluation est basée sur le critère de collision TAU, TAU étant le quotient de la distance à l'objet menaçant par la vitesse relative par rapport à cet objet, caractérisé en ce qu'il est prévu un radar qui mesure simultanément la distance et la vitesse relative de l'objet menaçant, en ce que le diagramme de rayonnement du radar est un lobe qui effectue un balayage en azimut et en ce que, quand une collision est menaçante d'après le critère de collision TAU, au moins la direction de cet objet menaçant est indiquée sur un indicateur (18).