Brevet FR2490802A1 — publié le 19820326

L'invention concerne le repérage de l'impact de projectiles, qui sont par exemple des bombes larguées une par une à partir d'un aéronef. Elle s'applique particulièrement au repérage des points d'impact de bombes d'exercice sur les champs de tir. Actuellement, les champs de tir sont équipés de moyens acoustiques de repérage des points d'impact. A l'arrivée au sol, une petite charge incorporée à la bombe explose, et plusieurs microphones, détectant le bruit de l'explosion, permettent de définir le point d'impact avec une bonne précision. Quoi qu'elle ait rendu des services, cette disposition n'est pas exempte d'inconvénients. La détection de l'explosion peut être perturbée par les bruits ambiants : vent, échos, avions. On pourrait y remédier en augmentant la puissance de la charge explosive, mais il apparat alors un risque croissant pour le personnel chargé de nettoyer le champ de tir, car il peut toujours arriver que certains projectiles n'explosent pas à l'impact. La présente invention vient améliorer la situation, par une approche toute différente. Un but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif pour repérer le point d'impact d'un projectile, qui soient au moins aussi efficaces que les systèmes acoustiques, qui demeurent sans danger pour les utilisateurs et qui puissent fonctionner à une distance plus grande que les procédés et dispositifs classiques. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif pour repérer l'impact d'un projectile, qui fournissent la trajectoire de ce projectile dans sa phase finale. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif pour repérer l'åm- pact d'un projectile, qui permettent de déterminer les coordonnées rectangulaires et les coordonnées polaires du point d'impact. Selon le procédé proposé, chaque projectile est équipé d'un émetteur miniature actionné au moins dans la phase finale de sa trajectoire, et le champ de tir est équipé d'an moins deux stations réceptrices de radiogoniométrie à exploration rapide dont les informations de sortie sont rapprochées pour définir les positions successives du projectile pendant son émission. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif, pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus comprend des projectiles à émetteur miniature qui logent en outre un retard de départ capable d'actionner l'émetteur au bout d'un temps prédéterminé, et un détecteur d'impact capable d'arrêter le fonctionnement de émetteur. Sur le terrain, le dispositif est complété d'au moins deux stations réceptrices de radiogonioaé- trie, dont les cadres tournent, physiquement ou apparemment, à une vitesse de l'ordre de 20 tours par seconde. Suivant un mode de réalisation particulier du dispositif, les différentes stations réceptrices sont interconnectées avec l'une d'entre elles ou avec un poste central où est déterminée au moins la derniè re position repérée du projectile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, et sur lesquels: - la figure I représente un schéma montrant le positionnement des stations et les différents angles utilisés pour déterminer la position de l'impact - la figure 2 représente un schéma de prin cipe d'un émetteur miniature H.F. équipant chaque projectile - la figure 3 représente un schéma de principe du circuit électronique de chaque station - la figure 4 représente un schéma de principe du récepteur R.F. du poste central. Comme le montre la figure I, si l'on connaît la distance B1 qui sépare deux stations A et B par rapport à un émetteur H.F., X, et que l'on mesure les deux angles #1 et t que fait l'émetteur X avec chaque station A et B par rapport à la direction AB prise comme origine, on peut déterminer la distance "d" qui sépar la station # par rapport à l'émetteur H.F., X, contenu dans le projectile. En effet on a t d = B1 sin sin (f1 + Selon un mode de réalisation de l'invention on a prévu trois stations A, B et C placées à 1200 autour du champ de tir, comme représenté à la figure 1. En mesurant les angles a1 et a2 faits par l'émetteur X avec chaque station A et C par rapport à la direction AC prise comme origine et connaissant la distance B2 qui sépare les deux stations A et C, on peut à nouveau déterminer la distance d puisque B2 sin &alpha;2 d = sin (&alpha;1 + a2) L'utilisation de trois stations permet de faire la moyenne entre les deux mesures de d obtenues et ainsi d'améliorer la précision des mesures. D'autre part, dans le cas ou l'impact du projectile se fait sur un axe de référence AB ou AC, ou sur un angle très voisin, inférieur à 50, l'une des mesures ainsi obtenues est peu précise, on prend alors en compte seulement la deuxième mesure de d.Par exemple dès que les anglesLf1 et #2 sont inférieurs à 50, l'on prend seulement en compte la mesure des stations A et C basées sur la mesure de &alpha;1 et a2. Chaque projectile est équipé d'un émetteur HF dont le schéma de principe est représenté à la figure 2. Cet emetteur, dont la puissance est de l'ordre de 0,1 W est alimenté à partir d'une pile au mercure 11 dont la durée de fonctionnement est de l'ordre de deux à trois minutes, contenue dans le corps du projectile. L'émetteur 10 est mis sous tension dès le largage du projectile, mais l'émission de cet émetteur ne commence que deux à trois secondes après le largage du projectile le grâce à un système de retard de départ 12 classique, tel qu'tm système RC. L'émetteur émet alors sur une fréquence Fo de 30 à 40 MHZ, en mode Al, cfest h-dire sans modulation de l'onde porteuse principale, la fréquence de cette onde pure entretenue étant bien stabilisée grâce à un quartz 13 de l'oscillateur pilote. La stabilité en fréquence ainsi obtenue est de l'ordre de 10 6. Cet oscillateur est suivi d'un étage adaptateur d'impédance 14 en # pour adapter l'impédance de l'aérien 15 du projectile à l'étage de sortie de l'émetteur. L'antenne 15 est réalisée à l'aide d'un cordon de peinture conductrice à l'argent, ou par un cordon d'aluminium autocollant sur toute la longueur du projectile, à l'exception du cane qui doit être vissé et dévissé. Le rayonnement d'une telle antenne est omnidirectionnel. En variante, on peut munir la bombe d'un empennage chromé, servant d'aérien. L'émetteur commence donc à émettre deux à trois secondes après le largage du projectile, jusqu' à ce qu'un détecteur d'impact 16 arrête l'émission. Chaque station réceptrice, placée à l'extérieur du champ de tir, est montée sur un pylône métallique (non représenté). La hauteur du pylône fixée en fonction du relief du terrain, s 'établira de préférence entre 7 m et 15 m. Les pylEnes sont autoportants et munis d'une prise de terre. Un cadre de réception 30 est placé au sommet du pyl8ne et est entièremeDt protégé par un radôme (non représenté), étanche à liteau ; de plus, cet équipement comprend une petite résistance chauffante de 20 W protégeant le matériel contre l'humidité, la mise en service de cette résistance étant faite par thermostat. Chaque station est équipée en outre comme il est précisé dans la suite de la description d'un réémetteur 47 d'une puissance de 0,1 W qui transmet les informations des trois stations A, 3, C a' un poste central situé à une distance de l'ordre de quelques kilomètres du champ de tir. Ce réémetteur 47 est équipé d'une antenne directive 24 orientée vers le poste central. La fréquence de cet émetteur 47 peut être voisine de celle des émetteurs contenus dans les projec tiles, la bande passante de cet émetteur devant toutefois être assez large pour permettre la transmission des informations provenant des stations, en modulation de fréquence à l'aide de sous-porteuses.L'ensemble du dispositif électronique est alimenté sous 12 V, l'alimentation, régulée et protégée contre les courtscircuits, recevant une arrivée réseau 220 V-50 Hz monophasé. Le cadre de réception 30 est formé d'un bobinage à basse impédance inclus dans un blindage présentant une coupure. La force électromotrice induite est ainsi la même que dans un cadre non blindé, mais l'effet d'antenne est annulé et l'extinction du champ est très nette. Le bobinage est formé de deux spires 31 et 32 reliées par une prise médiane à un bobinage primaire 33 du transformateur. Ce bobinage primaire 33 et le cadre de réception 30 sont entraides en rotation par un moteur à courant continu 34 lié à un tachymètre 35 qui donne la tension de correction pour l'asservissemant de vitesse par l'intermédiaire de l'amplifica- teur d'asservissenent 36 réglable a l'aide de la résistance ajustable 28. Le bobinage primaire 33 est ainse entraîné en rotation è l'intérieur du secondaire 37 du transformateur accordé sur la fréquence Fo des émetteurs mi niatures contenus dans les projectiles, à l'aide du condensateur ajustable 49. A la mise sous tension de l'équipement, le cadre tournant 30 envoie ses informations sur un étage récepteur H.F. 38, de gain réglable â l'aide de la résistance ajustable 48e Dès qu'une source liée à un projectile est dans le champ de réception, le niveau du champ H.F. reçu par le cadre 30 passe par un maximum et un minimum, à chaque demi-tour du cadre 30, et la sortie du récepteur H.F. 38, détectée, est envoyée sur un comparateur de niveau 39, réglable à l'aide de la résistance ajustable 29, qui délivre des impulsions brèves à chaque passage à zéro ; ces impulsions commandent le passage d'un bistable 40 du niveau 1 au niveau 0. Chaque demi-tour d'un disque codeur 41, muni d'une référence angulaire variable, pour les réglages entre stations, et lié à la rotation du cadre 30 fournit une impulsion sur l'entrée d'une porte "ET" 42 et ce selon un dispositif détecteur classique, l'autre entrée de cette porte reçoit par un autre étage récepteur-redresseur 43 alimenté lui-même par une antenne omnidirectionnelle 44 une tension continue pendant toute la durée de l'émission de la source du projectile. Le gain de cet étage récepteur-redresseur 43 est réglable pour limiter le champ de réception de l'ensemble. La sortie de la porte 42 fournit ainsi une impulsion à chaque demi-tour du disque codeur 41 et donc du cadre 30 et ce, pendant toute la durée de l'émission de la source liée au projectile.Cette impulsion est mise en forme et retardée par un monostable 45, dont le retard est ajustable par un potentiomètre 46 pour obtenir un calage très précis de la référence. L'impulsion de référence ainsi élaborée est envoyée sur le bistable 40 pour commander son passage du niveau 0 au niveau 1. Le temps qui s'écoule entre le passage du niveau 0 au niveau 1 du bistable 40, commandé par l'impulsion de référence, et son retour à zéro, obtenu grEce à la détection du cadre, représente la valeur de l'angle formé par une direction de référence et la direction de l'impact du projectile, le créneau ainsi obtenu en sortie du bistable 40, dont la durée est proportionnelle à la valeur de l'angle que l'on désire mesurer, module l'émetteur H.. 47. Les informations angulaires ainsi codées sont envoyées par l'intermédiaire des émetteurs de chaque station A, B, C en direction du poste central muni d'un dispositif électronique dont le schéma de principe est représenté à la figure 4. Lesdites informations angulaires sont captées par une antenne 50 et réparties par un répartiteur 51 à trois directions sur les entrées de trois étages récepteurs 52, 53, 54. A la sortie des étages récepteurs 52, 53, 54, on retrouve les signaux formés des créneaux de départ émis par les stations A, B et C, représentant les angles à traiter soit t2 pour la station B, a2 pour la station C et ai et 1 pour la station A. Les signaux de sortie des étages récepteurs 52, 53 et 54 sont ensuite remis en forme par des comparateurs 55, 56 et 57. Par la suite, sur la figure 4 seule la voie correspondant à la station À a été représentée, c'est la voie la plus complexe puisque la station A doit mesurer deux angles t1 et ai, à la différence des stations B et C qui, elles, n'en mesurent qu'un, respec tivement #2 et &alpha;2. les signaux de sortie des comparateurs sont différenciés à l'aide de l'étage différenciateur 75 pour obtenir une impulsion de départ "0" très nette. Comme il a été exposé au début de la description les directions AB et AC sont prises comme bases de référence pour le calcul- de la distance d. Mais, pour l'acquisition des angles, on prend comme origine de mesure pour chacune desdites stations A, B, C une ligne qui est perpendiculaire au rayon du champ de tir. Il existe donc un décalage angulaire entre les directions AB et AC prises comme références pour le calcul et la référence de mesure perpendiculaire au rayon du champ de tir. La rotation du. cadre de la station A se fait dans le sens trigonométrique, la direction de référence AB qui détermine la valeur de l'angle +1 fait donc un angle de 600 par rapport à la référence de mesure de la station A, perpendiculaire au rayon du champ de tir, il faudra donc soustraire 600 de la mesure d'origine si l'on veut recaler la mesure de l'angle 1 par rapport à la direction de référence AB. La direction de référence AC qui détermine la valeur de l'angle ai fait, elle, un angle de 1200 par rapport à la référence de mesure de la station À, perpendiculaire au rayon du champ de tir, il faudra donc soustraire 1200 de la mesure d'origine si l'on veut recaler la mesure de l'angle &alpha;1,par rapport à la direction de référence ÀC. Les cadres des stations B et C tournent, eux, dans le sens des aiguilles d'une montre, il faudra donc soustraire 600 à la mesure d'origine de la station B pour recaler la mesure de l'angle t par rapport à la direction de référence AB, et soustraire 1200 à la mesure d'origine de la station C pour recaler la mesure de l'angle &alpha;2 par rapport à la direction de référence AC, les références de mesure, perpendiculaires au champ de tir, des stations B et C ayant respectivement un décalage de 600 et 1200 par rapport aux directions de référence B1 et 32. Pour effectuer ces différentes corrections d'angles connaissant la vitesse de rotation du cadre 30, l'on retranche, aux créneaux des signaux différen ciés, la durée d'un créneau correspondant à l'angle que l'on désire retrancher. Par exemple si le cadre tourne à la vitesse de 20 tours par seconde, 3600 correspondent à 50 ms et pour retrancher 600 à la mesure de l'angle l'on retranchera un créneau de 50 x 60 s au créneau différencié. Pour effectuer cette opération, les créneaux différenciés sont envoyés sux l'entrée 62 d'une porte OU EXCLUSIF telle que 58, l'autre entrée 63 recevant au même moment un créneau dont la durée correspond à la valeur de l'angle que l'on désire retrancher. Si l'on désire par exemple retrancher 600, le créneau sur la seconde entrée 63 aura une durée'de 50 x 60 s. La sor 360 tie de la porte OU EXCLUSIF 58 fournit donc un créneau dont la durée représente la valeur de l'angle désirée, le créneau appliqué sur la deuxième entrée 63 de la porte exclusive 58 est généré par un monostable 59 synchronisé sur les créneaux différenciés. La station A doit relever deux angles #1 et &alpha;1, les créneaux différenciés correspondant aux informations de la station A sont donc également envoyés sur l'entrée 66 d'une seconde porte OU EXCLUSIF 60 dont l'autre entrée 67 reçoit un créneau généré par un second monostable 61. .Les monostables 59 et 61 génèrent donc respectivement des créneaux de durée ###### et 50 ##### appliqués aux portes 58 et 60 qui déli- vrent des créneaux dont la durée correspond a' la valeur des angles #1 et &alpha;1. Il est fait de mNme pour les an- glas #2 et &alpha;;2 sur les voies correspondant aux stations B et C, à l'aide de dispositifs analogues non représen- tés. Afin de comptabiliser la durée de ees créneaux, chacun de ceux-ci est envoyé sur l'entrée d'une porte ET respectivement 64 et 65 pour les créneaux correspondant aux angles &alpha;1 et ai. Tandis que des impulsions d'nord loge générées par un oscillateur à quartz 68 sont en- voyées sur la deuxième entrée des portes ET, 64 et 65. La fréquence de l'horloge est calculée en fonction de la précision de la mesure que l'on désire obtenir On obtient donc en sortie des portes ET 64 et 65 des impulsions dont le nombre est fonction de la durée du créneau et représente donc la valeur des angles &alpha;1 et &alpha;1. On obtient bien sur de même à la sortie des voies B et C des trains d'impulsions dont le nombre correspond aux angles 92 et &alpha;2 à l'aide de dispositifs analogues non représentés. Ces impulsions commandent un compteur à 12 étages, 69 et 70 pour les angles #1 et &alpha;1. Une information binaire parallèle à Il bits, fournie en sortie du compteur, est stockée dans une mémoire tampon 71. Cette mémoire tampon sert à conserver les dix dernières valeurs mesurées pour chaque angle. Cette mémoiretampon est contrôlée par un circuit d'adresse 72. Un bistable 73 commande les compteurs 69 et 70. Les élé ment s 72 et 73 reçoivent du différentiateur 75 une impulsion à chaque demi-tour du cadre. Les voies B et C sont bien sûr également munies de compteurs et mémoires analogues, non représentés sur la figure 4. Les informations correspondant aux différents angles sont donc disponibles dans les mémoires, et permettent d'obtenir les différentes coordonnées du point d'impact du projectile. Les coordonnées rectangulaires a et b du point d'impact du projectile sont déterminées par rapport au centre de la cible et à un axe tel que le nord magnétique NU par exemple. la distance d est déterminée à partir des formules précédemment citées, les distances B1 et 32, ainsi que la distance r séparant la station À du centre du champ de tir, étant connues. Les coordonnes rectangulaires a et b sont donc obtenuea à l'aide des formules t a - d sin (30 " et b - r d td cos (30 -#1)] r De même les coordonnées polaires, c'est-à- dire, la longueur 1 du vecteur distance du point d'im- pact au centre de la cible, et l'angle Y du point d'impact par rapport au nord magnétique NM, sont obtenues à l'aide des formules suivantes : et Y = arctg a Ces coordonnées polaires sont donc disponibles au poste central et retransmises à l'aéronef ayant largué les bombes. On comprend que l'invention peut aisément être adaptée pour déterminer à partir de différents relevés, la phase finale de la trajectoire du projectile et non pas seulement le point d'impact de celui-ci. En outre, chaque pyl8ne de station A, B, C est muni d'un émetteur HF auxiliaire, de préférence identique à celui contenu dans les projectiles. Ces émetteurs auxiliaires permettent de régler avec précision le déphasage des disques codeurs 41, et ainsi de régler avec précision le déphasage des stations A, B, C. En effet, dans un premier temps, l'émetteur auxiliaire de la station B est mis en service, ce qui permet de régler la référence Bi de la station A, l'angle #1 étant nul, le créneau émis par l'émetteur HF 47 de la station A doit correspondre à 600. L'émetteur auxiliaire de la station B est arrêté et l'émetteur auxiliaire de la station C est alors mis en service pour régler la référence B2 de la station A, l'émetteur 47 de cette dernière station devant alors émettre des créneaux d'une durée correspondant à 1200. De mimez l'émetteur auxiliaire de la station A est mis en service pour régler la référence B1 et B2 des stations B et C. Pour contrôler le bon fonctionnement de l'émetteur contenu dans chaque projectile, le dispositif est complété par un récepteur auxiliaire 74 situé au poste central, ce récepteur auxiliaire 74 fournit un signal auditif de 800 ou 1000 Hz dès que l'émetteur fonctionne, l'impact de la bombe étant indiqué par la disparition du signal. De façon générale, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, a partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisations, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Par exemple, on pourra aisément remplacer le détecteur d'impact 16 par une charge pyrotechnique minime qui détruit un Organe essentiel de l'émetteur du projectile. REVENDICATIONS 1) Procédé pour repérer l'impact de projec tiles, caractérisé par le fait que chaque projectile est équipé d'un émetteur miniature 10 actionné au moins dans la phase finale de sa trajectoire, et par le fait que le champ de tir est équipé d'au moins deux stations réceptrices de radiogoniométrie à exploration rapide dont les informations de sortie sont rapprochées pour définir les positions successives du projectile pen- dant son émission. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les projectiles sont des bombes larguées successivement d'un aéronef, et qu'au moins la position du point d'impact de chaque bombe est retransmise à l'aéronef. 3) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caracté- risé par le fait qu'il comprend des projectiles à émetteur miniature qui logent en outre un retard de départ 12 capable d'actionner l'émetteur 10 au bout d'un temps prédéterminé, et un détecteur d'impact 16 capable d'arrêter le fonctionnement de l'émetteure 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque émetteur 10 produit une onde pure entretenue d'une fréquence de l'ordre de 30 à 40 DEz, et d'une puissance d'environ 0,1 W. 5) Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que l'aérien de l'émet- teur miniature est réalisé au moins en partie par dép8t métallique sur la paroi externe du projectile. 6) Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que l'émetteur 10 est alimenté par au moins une pile au mercure 11, et est piloté par quartz 13, pour une stabilité relative de fréquence de l'ordre de 1. 10'6, 7) Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait qu'il se complète d'au moins deux stations réceptrices de radiogoniométrie, dont les cadres 30 tournent, physiquement ou apparemment, à une vitesse de l'ordre de 20 tours par seconde. 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les cadres 30 sont des cadres blindés sauf en coupure, du type basse impédance à deux spires 31 et 32 et prise médiane avec transmis sion par couplage magnétique. 9) Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait qu'il est prévu un an- servissement de la vitesse de rotation des cadres ainsi qu'un organe codeur angulaire, qui permet de définir une référence angulaire variable, pour les réglages entre stations, le signe de sortie étant représentatif d'un temps relié à l'écart angulaire entre le point d'impact et la référence d'angle. 10) Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que les différentes stations réceptrices sont interconnectées avec l'une d'entre elles ou avec un poste central où est déterminée au moins la dernière position repérée du projectile.