Brevet FR2499721A1 — publié le 19820813

La présente invention concerne un procédé pour la détection d'obstacles dangereux pour un aéronef et, le cas échéant, la déli- vrance d'un signal d'alarme en présence d'obstacles, et en particulier de tours, pylônes, lignes électriques, etc. dangereux pour un héli- coptère volant à basse altitude, ainsi qu'un procédé pour-la mise en oeuvre dudit procédé. Le brevet de la République fédérale d'Allemagne n' 26 43 526 décrit un appareil optoélectronique d'alarme pour les pilotes d'aéro- nefs et en particulier d'hélicoptères volant à basse altitude, avec un télémètre laser embarqué. Le faisceau laser du télémètre explore le terrain intéressant par cercles, en spirale ou par lignes. Il est prévu un indicateur, observé par un pilote et fournissant une image de la scène explorée. Afin de fournir une indication très nette d'obstacles, et notamment de ceux se trouvant devant un arrière-plan structuré, les échos du faisceau laser produits par des obstacles sont transmis à l'indicateur uniquement quand la distance entre un obstacle indiqué et l'aéronef présente une discontinuité de valeur minimale prédéterminée par rapport à un écho précédent. L'invention a pour objets un procédé et un dispositif de signali- sation des obstacles pour des aéronefs et en particulier des hélicop- tères, utilisables indépendamment des intempéries sur des distances moyennes de 80 à 400 m par exemple. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les temps de propagation d'un signal acoustique émis et d'un signal acoustique réfléchi sont mesurés entre l'aéronef et un obstacle; des signaux acoustiques de fréquence élevée, dans la gamme des ultrasons, sont utilisés; et les temps de propagation mesurés sont dépouillés par un calculateur, puis convertis en distances entre l'aéronef et l'obstacle. Selon une autre caractéristique de l'invention, des signaux modulés en fréquence sont utilisés pour la réjection des signaux para- sites. Selon une autre caractéristique de l'invention, des émetteurs et récepteurs acoustiques mobiles en élévation et/ou azimut sont utilisés. L'invention présente les avantages suivants: indépendance des intempéries et possibilité de réalisation d'un dispositif relativement économique, compact et léger. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation; dont la figure unique représente le schéma du dispositif monté sur un aéronef. Le dispositif comporte deux émetteurs acoustiques 1 et 2, à chacun desquels est affecté un récepteur acoustique non représenté. Les émetteurs acoustiques, qui dans l'exemple représenté forment une unité constructive avec les récepteurs acoustiques correspondants, sont commandés chacun en rotation par un entraînement mécanique 3 ou 4 autour d'un axe quelconque, de préférence perpendiculaire à la direction d'émission et de réception. Les émetteurs 1 et 2 délivrent des signaux acoustiques de fréquence élevée, dans la gamme des ultrasons, que des obstacles situés sur la trajectoire de l'aéronef réfléchissent sur les récepteurs acoustiques correspondants. Un étage émetteur 5 ou 6 est disposé en amont de chaque émetteur acoustique 1 et 2, et un montage récepteur est disposé en amont de chaque récepteur acoustique. Un oscillateur 10 piloté par une horloge 9 délivre des oscillations haute fréquence aux étages émetteurs 5 et 6, dont la puissance de sortie peut être commandée en fonction de la fréquence. L'horloge 9 commande en outre un dispositif de commande 11, agissant en liaison avec les montages récepteurs, et deux compteurs arythmiques 12 et 13. Le dispositif 11 peut commander des filtres com- presseurs situés dans les montages récepteurs 7 et 8. Les entrées des compteurs arythmiques 12 et 13 sont reliées chacune à une sortie d'un étage émetteur 5, 6 ou d'un montage récepteur 7, 8, tandis que les sorties des compteurs arythmiques 12 et 13 sont reliées chacune à une entrée d'un calculateur 14. Deux autres entrées du calculateur 14 sont reliées à des capteurs d'angle non représentés, affectés aux entraine- ments mécaniques 3 et 4, et mesurant la position angulaire des émetteurs acoustiques 1, 2 et des récepteurs acoustiques correspon- dants. Le calculateur 14 calcule la distance entre l'aéronef et l'obstacle à partir des temps de propagation mesurés des signaux 35. acoustiques, ainsi.que des informations relatives à la forme de l'obs- tacle, à partir de la position angulaire des émetteurs acoustiques 1, 2 et des récepteurs acoustiques correspondants. Les résultats du calculateur 14 peuvent être transmis a un montage 15 de traitement en vue d'une représentation sur un indicateur 16. La représentation peut être une indication alphanumérique de la distance ou de l'angle d'azimut ou d'élévation de l'obstacle détecté, ou une représentation en surface, sous forme d'une configuration ergonomique favorable sur l'indicateur 16. Dans l'exemple représenté, l'horloge 9 assure la commande tempo- relle de l'appareil pour la signalisation d'obstacles. L'oscillateur délivre des oscillations haute fréquence aux étages émetteurs 5 et 6, de façon qu'ils produisent une puissance de sortie fonction de la fréquence. Cette puissance de sortie est rayonnée par les émetteurs- récepteurs acoustiques combinés l et 2. Lorsque le signal ultrasonore atteint un obstacle, le signal réfléchi est reçu par les émetteurs- récepteurs acoustiques combinés 1 et 2, puis converti par les montages récepteurs 7 et 8 a filtre compresseur piloté en une impulsion d'ar- rét des compteurs arythmiques 12 et 13. Ces derniers reçoivent un signal de départ des étages émetteurs 5 et 6 à l'instant d'émission du signal ultrasonore, de sorte qu'ils mémorisent la réception de l'impulsion d'arrêt le temps de propagation aller et retour du signal ultrasonore jusqu'à l'obstacle. Les données relatives aux temps de propagation et aux positions angulaires des émetteurs-récepteurs acoustiques 1 et 2, fournies par les entraînements mécaniques 3, 4 et les capteurs d'angle, sont traduites par le calculateur 14. L'emploi de transducteurs acoustiques permet une focalisation poussée des signaux acoustiques, tandis que l'emploi de signaux modulés en fréquence assure la réjection des signaux parasites. Il est en outre possible de prévoir de nombreux émetteurs et récepteurs acous- tiques disposés suivant des lignes et des colonnes, afin de produire des informations de direction et de distance, ainsi que des informa- tions relatives a la forme d'un ou plusieurs obstacles. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Procédé pour la détection d'obstacles dangereux pour un aéronef et, le cas échéant, la délivrance d'un signal d'alarme en présence d'obstacles, et en particulier de tours, pylônes, lignes électriques, etc. dangereux pour un hélicoptère volant à basse altitude, ledit procédé étant caractérisé par la mesure des temps de propagation d'un signal acoustique émis et d'un signal acoustique réfléchi entre l'aéronef et un obstacle; l'emploi de signaux acoustiques de fréquence élevée, dans la gamme des ultrasons; et le dépouillement des temps de propagation mesurés par un calculateur et leur conversion en dis- tances entre l'aéronef et l'obstacle. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé par l'emploi de transducteurs acoustiques assurant une focalisation poussée des signaux acoustiques. 3. Procédé selon une des'revendications 1 et 2, caractérisé par l'emploi de signaux modulés en fréquence pour la réjection de signaux parasites. 4. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3, caracté- risé par plusieurs émetteurs et récepteurs acoustiques, disposés en lignes et colonnes, pour la production d'informations de direction et distance, ainsi que d'informations relatives à la forme d'un ou plusieurs obstacles. 5. Procédé selon une-quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par l'emploi d'émetteurs et de récepteurs acoustiques mobiles en élévation et/ou azimut. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que deux émetteurs acous- tiques (1, 2) sont prévus, avec chacun un récepteur acoustique cor- respondant, un étage émetteur (5, 6) étant disposé en amont de chaque émetteur et un montage récepteur (7, 8) en amont de chaque récepteur; un oscillateur (10) piloté par une horloge (9) délivre des oscilla- tions haute fréquence aux étages émetteurs (5, 6); l'horloge arythmiques (12, 13) sont reliées chacune à une entrée d'un calcula- teur (14), qui calcule la distance entre l'aéronef et l'obstacle à partir des temps de propagation mesurés des signaux acoustiques. 7. Dispositif selon revendication 6, caractérisé en ce que la puis- sance de sortie des étages émetteurs (5, 6) est commandée en fonc- tion de la fréquence. 8. Dispositif selon revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de commande (11) commande des filtres compresseurs situés dans les montages récepteurs (7, 8). 9. Dispositif selon revendication 6, caractérisé en ce que les émetteurs acoustiques (1, 2) et les récepteurs acoustiques correspon- dants tournent d'un angle quelconque. 10. Dispositif selon revendication 9, caractérisé en ce que les entraînements mécaniques (3, 4) sont équipés de capteurs d'angle pour le positionnement angulaire des émetteurs acoustiques (1, 2) et des récepteurs acoustiques correspondants. 11. Dispositif selon une quelconque des revendications 6, 9 et 10, caractérisé en ce que les sorties des capteurs d'angle des entraine- ments mécaniques (3, 4) sont reliées chacune à une entrée du calcu- lateur (14) qui, à partir des différences de temps de propagation des signaux acoustiques et de la position angulaire des émetteurs acoustiques (1, 2) et des récepteurs acoustiques correspondants, cal- culent des informations relatives à la forme de l'obstacle. 12. Dispositif selon une des revendications 6 et 11, caractérisé par le montage en aval du calculateur (14) d'un circuit de traitement (15) et d'un indicateur (16).