Brevet FR2493652A1 — publié le 19820507

La présente invention concerne les systèmes de reconnaissance pour véhicules aériens ou similaires. I1 est connu, dans la technique considérée, de pourvoir un avion d'un équipement de reconnaissance explorant le paysage survolé par 1 avion en le balayant suivant des lignes transversales à la direction de déplacement de l'avion pour produire une image infrarouge ou thermique de cette zone du sol survolée. Un tel équipement est décrit par exemple, dans le brevet britannique nO 1.270.651. Ce type d'équipement est toutefois confronté à un problème tenant au fait que, vers les extrémités des lignes de balayage, c'est à-dire lorsque le détecteur "regarde" vers la droite ou vers la gauche de l'aéronef par rapport à la direction verticale vers le bas, la distance vers le sol et, en conséquence, l'aire de la zone observée sont plus grandes.De ce fait,la zone d'observation balayée par l'équipement a la forme d'un noeud de ruban. Le problème susmentionné ne réside pas tant dans cette forme particulière, mais dans le fait que, si la largeur des lignes de balayage est déterminée pour couvrir complètement la zone se trouvant directement ou sensiblement directement au-dessous de l'avion, ces lignes se superposent inévitablement dans des positions plus vers la droite ou vers la gauche de l'avion, de sorte qu'une cible simple observée peut apparaître sur plusieurs de ces lignes. Une amélioration peut y être apportée grâce à des moyens de "correction de noeud de ruban" tels que ceux proposés dans le brevet britannique nO 1.375.158 Ces moyens se révèlent toutefois inefficaces lorsque l'on recherche un très large champ de vision de reconnaissance. La présente invention a pour objet de proposer un procédé d'observation à partir d'un véhicule aérien ou spatial d'une zone de terrain, dans lequel une partie de la zone à observer est explorée en balayage suivant des lignes s'étendant dans une direction par un premier moyen de balayage, une partie de la zone à observer étant explorée en balayage suivant des lignes s'étendant dans une direction différente par un second moyen de balayage La présente invention a pour autre objet de proposer un équipement de reconnaissance embarqué comprenant un premier moyen d'exploration agencé pour balayer une partie d'une zone de sol à observer suivant des lignes s'étendant dans une direction, et un second moyen d'exploration agencé pour balayer une partie de cette zone à observer suivant des lignes s'étendant dans une autre direction D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif faite en relation avec les dessins annexés sur lesquels La figure 1 est un diagramme explicitant la façon dont un mode de réalisation de l'équipement de reconnaissance selon l'invention balaye une zone au-dessous d'un aéronef; La figure 2 est une vue partiellement en coupe d'un équipement de reconnaissance selon la présente invention; La figure 3 est un diagramme montrant une partie du détecteur de balayage de lignes de L'équipement de la figure 2; et La figure 4 représente sous la forme d'un bloc diagramme l'équipement de reconnaissance et ses annexes de trai tement et d'enregistrement de signaux. L'équipement de reconnaissance représenté sur la figure 2, comprend deux détecteurs infrarouges agencés pour couvrir différentes zones au-dessous d'un aéronef de la fa çon représentée schématiquement sur la figure 1. Un premier détecteur 501, dit détecteur de balayage de lignes(IRLS), fonctionne exactement comme le détecteur décrit dans le brevet britannique nO 1.270,651 (dont le contenu est supposé intégré pour référence), si ce ntest qu'il ne couvre que la zone 1 sur la figure 1 délimitée latéralement par des points de part et d'autre de l'aéronef sous-tendant des lignes imaginaires 3 et 4 issues de l'aéronef et formant entre elles un angle de 150 Dans cette zone délimitée, l'effet de noeud de ruban susmentionné est réduit, de sorte que le détecteur de balayage de lignes n -a pas besoin d'être pourvu d'un dispositif de correction, sans toutefois exclure la possibilité d'utilisation dtun tel dispositif de correction si requis. L'autre détecteur 502 dit "détecteur de vision latérale" (SLIR) balaie la zone 5 s'étendant depuis une limite latérale de la zone 1 couverte par le détecteur de balayage de ligne 501 jusqu'à une distance quelconque, selon les besoins recherchés.Par exemple, le détecteur de vision latérale doit être de préférence capable de regarder directement sur les côtés de l'appareil - ceci signifiant, normalement,que la zone de couverture s'étendrait au-dessus de l'horizon, ce qui s'avère toutefois très utile lorsque ltappareil vole à basse altitude à proximité de chaînes de collines ou de montagnes. Dans la zone d'extrémité latérale 5, les lignes de balayage d'exploration 6 sont parallèles à la direction de déplacement de l'avion, ctest-à-dire perpendiculaires aux lignes de balayage 7 couvrant la zone centrale 1. Le détecteur de vision latérale est construit typiquement de façon à balayer simultanément une série de huit lignes, cette caractéristique n'étant toutefois pas essentielle. Comme représenté sur la figure 2, l'équipement de reconnaissance est essentiellement contenu dans un boîtier 20 suspendu au-dessous du fuselage de l'appareil, dont seule la peau inférieure 21 est simplement figurée. Le détecteur de vision latérale comprend un miroir ovale 22 supporté par deux moignons d'arbre 23 s'étendant de part et d'autre du miroir suivant son petit axe. Les tourillons 23 sont supportés dans des paliers 24 et couplés à des moteurs électriques respectifs 25 et 26.Un de ces moteurs est actionné pour faire osciller le miroir 22 autour de son petit axe entre des positions dans lesquelles le miroir regarde les extrémités intérieure et extérieure de la zone 5 sur la figure 1. Concomitamment, l'autre moteur est piloté pour contrôler la position moyenne du miroir de façon à maintenir la zone d'observation couverte constamment droite indépendamment des mouvements de roulis occasionnels de l'mppareilt Un miroir fixe 27 est monté au-dessus du miroir oscillant 22 pour diriger les rayons lumineux réfléchis par le miroir oscillant vers une lentille d'objectif au germanium 28 concentrant les rayons, via une autre lentille 29, vers un miroir octogonal tournant 30 entraîné par un moteur (non représenté) Les rayons ré- fléchis par le miroir tournant 30 sont focalisés sur un détecteur infrarouge 31 comprenant typiquement un réseau linéaire de huit zones photosensibles L'agencement de ces zones photosensibles est déterminé de la façon suivante ; à un instant donné, le miroir oscillant 22 reçoit des rayons provenant de la zone explorée par les huit lignes de balayage les plus extérieures 6a sur la figure l.Parallèlement, la face du miroir tournant 30 réfléchissant les rayons sur le détecteur 31 est déplacée de façon à amener les images focalisées de cette zone de terrain correspondant à ces lignes extérieures 6a à balayer les zones photosensibles du détecteur. De cette façon, lorsque le miroir oscillant 22 se déplace vers sa position dans laquelle il reçoit un rayonnement en provenance de la zone couverte par les huit lignes de balayage les plus intérieures 6b de la figure 1, le miroir tournant 30 se déplace de façon que ses faces successives produisent des successions de huit lignes de balayage. Les vitesses relatives de déplacement des miroirs 22 et 30 sont déterminées pour obtenir tout motif de balayage requis, c'-est-à-dire de façon que les séries de lignes de balayage explorées se superposent plus ou moins, ou pas du tout. Comme représenté sur les figures 2 et 3, le détecteur de balayage de lignes 501 est monté dans le boîtier 20 au-dessous du détecteur de vision latérale 502 pour regarder le sol sous-jacent au travers d'une ouverture 35 formée dans la paroi inférieure du boîtier. Le détecteur 501 comprend un corps tournant formant miroir à facettes 36 se présentant sous la forme d'un prisme triangulaire entraîné en rotation autour d'un axe horizontal par un moteur électrique 37. Deux miroirs allongés paraboloides 38 sont fixés au-dessus et de part et d'autre du miroir tournant 36 pour diriger le rayonnement provenant du miroir 36 sur un autre miroir en forme de prisme 39.Le miroir 39 est fixe et dirige les rayonnements provenant des miroirs allongés 38 sur un détecteur infrarouge 40 dont on omettra ici dten donner le détail, parfaitement à la portée de l'homme de métier, et qui peut être d'un type conventionnel comprenant un système de lentilles adéquat pour focaliser le rayonnement sur un détecteur photosensible également adéquat. Lorsque le miroir 36 tourne, une image de la zone couverte par une ligne transversale audessous de l'appareil est focalisée sur le détecteur photosensible par l'intermédiaire des miroirs 38 et 39 et balaye le détecteur photosensible pour effectuer ainsi le balayage effectif de la ligne.Le détecteur 40 peut comprendre un réseau de plusieurs zones photosensibles pour, comme le détecteur de vision latérale, balayer simultanément une série de plusieurs lignes d'exploration, quoique cela ne soit pas non plus nécessaire, notamment en relation avec le mode de réalisation particulier décrit Les détecteurs infrarouges doivent généralement être mis en oeuvre à des températures très basses, et à cet effet,ltéquipement de reconnaissance comprend deux appareils de réfrigération 41, un appareil pour chaque détecteur. D'autres systèmes de refroidissement peuvent être avantageusement utilisés, tels que, par exemple, des moyens pour délivrer un gaz comprimé qui est détendu dans la zone des détecteurs. Le boîtier 20 comprend une ouverture (non représentée) au travers de laquelle le miroir oscillant 22 reçoit le rayonnement, cette ouverture étant de préfrence couverte par une glace transparente (non représentée) Afin qu une zone correspondant à la zone 5 susmentionnée soit couverte également de l'autre côté de l'appareil, l'équipement peut comprendre deux détecteurs de vision latérale ou, en variante, le miroir oscillant 22 peut être agencé pour être inversé et regarder dans l'une ou l'autre de ces directions latérales selon les besoins.Si le miroir est du type à double face, sa position moyenne peut alors être simplement légèrement tournée d'un angle relativement faible, pour regarder un côté ou l'autre de l'appareil Le système de lentilles du détecteur de vision latérale peut, comme susmentionné, être fixe, mais peut également être réglable en prévoyant, à cet effet, un servo-mécanisme adéquat couplé à l'une ou l'autre des lentilles. Un réglage automatique de focalisation ou de mise au point peut ainsi être effectué pour compenser les différents effets thermiques. Comme représenté sur le bloc-diagramme de la figure 4, les signaux 50 et 51 provenant respectivement du détecteur de vision latérale 502 (SLIR) et du détecteur de balayage de lignes 501 (IRLS) sont acheminés à un dispositif de conversion de données 53 où ils sont amplifiés et mis en forme pour être transmis à un convertisseur de balayage 54 On suppose que les capteurs du détecteur de vision latérale sont du type fournissant des signaux de sortie en série à partir de ses différents groupes de huit zones photosensibles respectifs; si telxntétait toutefois pas le cas, il faudrait évidemment huit lignes de sortie provenant du détecteur de vision latérale 502 en place et lieu de la ligne de sortie unique 50 représeptée des moyens adéquats étant alors prévus par exemple dans le convertisseur de données 53, pour sérialiser ces signaux de sortie. Le convertisseur de balayage 54, en l'occurrence un processeur, est programmé pour accomplir différentes fonctions comprenant notamment la reconstruction des signaux des détecteurs pour fournir toute forme de signal d'image requise. Par exemple, le convertisseur peut mettre en mémoire une matrice de signaux provenant du détecteur de vision latérale, et les sortir en colonnes, et non pas en rangées, comme ils apparaissent, de façon que, en pratique, la direction de balayage de la zone observée 5 sur la figure 1 subisse artificiellement une rotation et devienne parallèle à la direction de balayage du détecteur de balayage de ligne 501 intéressant la zone sous-jacente 1. Le nombre de lignes de balayage mis en oeuvre pour couvrir la zone 5 de la figure 1, est généralement bien supérieur à celui constituant une trame d'une image vidéo de sorte que, lorsque la totalité ou une majeure partie de cette zone doit être affichée ou visualisée sur un écran vidéo, le convertisseur de balayage 54 peut être agencé pour intégrer chaque groupe de plusieurs lignes de balayage successives et réduire ainsi le nombre total de lignes à reproduire, En variante, le convertisseur 54 peut réaliser un affichage agrandi de seulement une partie du champ total de vision à partir du nombre approprié de lignes élémentaires de balayage. Par ailleurs, le détecteur de balayage de lignes 501 identifie chaque position de ligne et utilise cette identification pour enregistrer de façon adéquate les images vues par les deux détecteurs. Le convertisseur de balayage 54 peut mélanger également les signaux de synchronisation de ligne et de trame dans le signal vidéo et fournir un signal combiné pour la visualisation sur un moniteur de télévision embarqué 55. Le convertisseur reçoit également,par la ligne looks de l'ordinateur principal de bord (non représenté) des informations concernant l'altitude et la vitesse de l'appareil pour modifier et identifier le signal vidéo en conséquence, contrôler l'image fournie par le détecteur de balayage de ligne pour compenser le roulis de l'appareil, et amorcer également la production, par une unité d'annotation 56, de signaux d'identification qui sont mélangés dans le signal vidéo par le convertisseur de données 53 pour faire apparaître des annotations d'identification adéquates sur un support photographique dans une unité d'enregistrement cinématographique 57. Le convertisseur de balayage 54 est également susceptible d'être mis en oeuvre pour fournir des signaux de. sortie à un enregistreur vidéo 58 ou pour recevoir des signaux de ce dernier.Un panneau de commande 59 dans l'habita- cle de l'appareil est-prévu pour commander la mise en oeuvre des détecteurs 501 et 502,le détecteur de vision latérale 502 recevant également, par la ligne 600,des signaux provenant de système de navigation 60 de l'appareil pour commander le fonctionnement du moteur de compensation de roulis du miroir oscillant 22, Le convertisseur de balayage 54 peut également servir à reconnaître et détecter des motifs de signaux prédéterminés particuliers d'images, par exemple d'une cible, et pour marquer ceux-ci de façon convenable sur l'image de télévision affichée et/ou sur le film dtenregistrement, On notera que, lors de chaque balayage, le détecteur de vision latérale 502 "regarde" unepartie importante de la zone de terrain déjà précédemment regardée lors du balayage précédent, mais à partir d'une position plus avancée dans la direction de déplacement de l'appareil, Le convertisseur de balayage peut être programmé pour utiliser les signaux de répétition afin d'améliorer l'image affichée ou même pour fournir une image stéréoscopique, si les unités d'enregistrement et de commande sont pourvues de moyens adéquats, On notera également que les détecteurs nont pas nécessairement à être disposés dans un boîtier ou une nacelle suspendu sous l'appareil, mais peuvent être également entièrement logés dans le fuselage, celuilci étant alors pourvu, à cet effet, de fenêtres adéquates.De même, le détecteur de balayage de lignes 501 et le (ou les) détecteur(s) de vision latérale 502 ne sont pas nécessairement installés dans un même boîtier ou au voisinage l'un de l'autre dans le fuselage de l'avion, quoique cette disposition stavère toutefois préférable. Les détecteurs infrarouges utilisés sont de préférence du type désigné dans la technique sous l'appellation de détecteurs "TED", clest-à-dire tels que ceux décrits dans les brevets britanniques nO 1,488.258 et n0 2.007.909, dont le contenu est supposé intégré ici pour référence. Le système de reconnaissance peut être mis en oeuvre dans un mode sélectif, ctest-à-dire par exemple pour ne visualiser, à un moment déterminé, que la zone 5 ou que la zone 1 (quoique les signaux provenant de ces deux zones, ou de la zone 1 ou de l'équivalent de la zone 5 de l'autre côté de l'appareil puissent malgré tout être ce faisant enregistrés, selon que le convertisseur de balayage et les dispositifs d'enregistrement ont la capacité suffisante pour ce faire), ou, puisque le convertisseur de balayage 54 peut être mis en oeuvre pour assembler les signaux des détecteurs comme décrit précédemment, le système peut être construit pour fournir, le cas échéant, une vue panoramique de la totalité de la zone observée s'étendant de l'horizon à l'horizon, de part et dtautre de l'appareil. Les proportions de la zone explorée totale couverte par les détecteurs de balayage de lignes 501 et de vision latérale 502 peuvent être modifiées selon les besoins; par exemple, il peut être avantageux d'avoir le détecteur vertical de balayage de lignes 501 couvrant une surface représentant une ouverture d'angle de 2000, au niveau de l'appareil. Dans ce cas, le détecteur de balayage de lignes 501 couvrira toute la zone devant être normalement observée, le(s) détecteur(s) de vision latérale ne servant qu'à observer une zone plus large,dans certains cas précis. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art, REVENDICATIONS 1 - Procédé de reconnaissance aérienne d'-une zone de terrain à partir d'un véhicule aérien ou spatial, caractérisé en ce qu'une partie de la zone à observer est balayée suivant des lignes s'étendant dans une direction par un premier moyen de balayage, et en ce qu'une partie de la zone à observer est balayée suivant des lignes s'étendant dans une direction différente par un second moyen de balayage. 2 - Equipement de reconnaissance pour véhicule aérien ou spatial, caractérisé en ce qu'il comprend un premier moyen de balayage (501) pour balayer une partie (1) d'une zone de terrain à observer suivant des lignes détendant dans une direction, et un second moyen de balayage (502) pour balayer une partie (5) de ladite zone suivant des lignes détendant dans une autre direction 3 - Equipement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier moyen de balayage (501) est agencé pour balayer une zone de terrain (1) au-dessous et de part et d'autre du véhicule suivant des lignes (7) transversales à la direction de déplacement du véhicule, le second moyen de balayage (502) étant agencé pour balayer une zone de terrain (5) sur un côté du véhicule suivant des lignes (6) parallèles à la direction de déplacement du véhicule. 4 - Equipement selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de balayage (501, 502) sont connectés, par l'intermédiaire d'un dispositif de contrôle et de commande (53,54), à des moyens d(en- registrement (57, 58) et de visualisation (55) d'images, le dispositif de contrôle et de commande étant agencé pour réaliser l'enregistrement et/ou la visualisation de la vue observée par un moyen (501 ou 502) choisi parmi les moyens de balayage. 5 - Equipement selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de balayage (sol, 502) sont connectés, paI l'intermédiaire d'un dispositif de contrôle et de commande (53 54), à des moyens d'enregistrement (57, 58) et de visualisation (55) images, le dispositif de contrôle et de commande étant agencé pour combiner les signaux (50, 51) provenant des deux moyens de balayage pour réaliser un enregistrement et/ou une visualisation d'une combinaison des vues regardées par les deux moyens de balayage. 6 - Equipement selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que chaque moyen de balayage (501, 502) comprend un dispositif de balayage de lignes (40, 41) sensible à des radiations infrarouges. 7 - Equipement de reconnaissance pour véhicule aérien ou spatial, comprenant au moins un dispositif de balayage d'observation, caractérisé en ce qu'il comprend un premier dispositif de balayage de lignes à infrarouges (501) pour balayer le sol suivant des lignes (7) transversales à la direction de déplacement du véhicule et s'étendant au-dessous et au moins d'un côté du véhicule, un second dispositif de balayage de lignes à infrarouges (502) agencé pour regarder dans la direction dudit côté du véhicule et pour balayer le sol suivant des lignes (6) parallèles à la direction de déplacement du véhicule avec un mouvement d'exploration des lignes perpendiculaires à ces lignes, au moins un enregistreur d'images (57) et des moyens électroniques (53, 54), connectés entre l'enregistreur et les premier et second dispositifs de balayage de lignes, agencés pour réaliser un enregistrement de la vue regardée par un dispositif choisi (501 ou 502) de ces dispositifs de balayage.