Brevet FR2517824A1 — publié le 19830610

Dispositif électronique de calcul de la distance d'un point le long d'une trajectoire de vol, en l'espèce la distance par le travers. L'invention concerne un dispositif de calcul apte à fournir de façon générale la-distance d'un point quelconque d'une trajectoire de vol, en l'espèce la distance par le travers, désignée ici par l'abréviation CRE (Crossing Range Estimator). Le dispositif peut être avantageusement combiné à un système de pointage et de direction du tir pour appareil anti-aérien, connu par le sigle P 56, comprenant un asservis- sement hydraulique contrôlé par une commande à cloche et combiné à un dispositif électronique apte à calculer le curseur, lequel curseur est matérialisé par un dispositif optique. L'objet de l'invention est un dispositif électronique apte à déterminer la distance d'un point d'une trajectoire 2 U rectiligne uniforme d'un mobile dans l'espace comprenant des moyens pour calculer l'angle sur le plan de vol, à partir d'un relevé d'origine de l'élévation et des valeurs des angles d'élévation et de pointage en direction qui est caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de calcul recevant les informations de l'angle sur le plan de vol, et qui fournissent avec la vitesse en module les variables du vol: sinc J+ V.ti sin (pi+ Ri+ 1 sin oi formules par lesquelles il est possible de déduire la distan- ce actuelle et celle par le travers, et la décomposition de la vitesse par rapport à un trièdre de référence quelconque; et un groupe de calculateurs aptes à filtrer de façon opti- male les données désirées. Un autre objet de l'invention est la combinaison du dispositif ci-dessus avec un système de pointage et de direction du tir (P 56) comme défini, d'o l'on déduit des informations sur la vitesse angulaire sous forme analogique, et auquel le dispositif fournit une donnée de distance par le travers sous forme d'une tension, apte à alimenter le calcul des curseurs. Selon une forme de réalisation pratique, lesdits élé- ments de calcul fournissent une valeur de distance, laquelle est filtrée par un bloc de filtrage pour obtenir la distance estimée, et un bloc de contr 8 le recevant ladite valeur estimée et la valeur calculée selon l'invention. Le dispositif comprend également des moyens pour fournir un travers fictif imposé, au cours de la première phase du calcul. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit avec référence aux dessins qui représen- tent un mode de réalisation pratique et non limitatif de l'invention Sur ces dessins: la figure 1 est un schéma par blocs, et la figure 2 est un diagramme géométriqueedu plan de vol. Dans l'exposé qui suit, et également avec référence à la figure 2, les symboles ont les significations suivantes: A position de l'observateur Bi, Bil Bi+ 2 = positions de la cible après le temps i, i+ 1, i+ 2 du repérage A Bi = Ri distance au temps i; A Bi = Ri+ distance au tanps i+ 1; ôi = angle compris entre A Bi, A Bi+; oi+l = angle compris entre A Bi+l, A Bi+ 2 Fi = angle compris entre A Bi et Bl Bi+l, c'est-à-dire entre A Bi et ro i+ = angle compris entre A Bi+ 1 et B i±l Bi+ c'est-à-dire entre A Bi+ 1 et ro pi+ i i i+ 1 i+ 2 i+l v = vitesse de la cible; ti = temps passé entre les positions Bl et Bi+ parcourues par l'avion entre i + 1 prore deux observations successives; -= distance par le travers. Dans le schéma par blocs de la figure 1 il est indiqué: par 2 les entrées de &, &,; par 4 les interrupteurs de début de calcul (un pour l'ouverture et deux pour la ferme- ture); par 6 et 8 deux intégrateurs au moyen du premier desquels on obtient, au moyen de 6 o (élévation initiale) et} la valeur _ et au moyen du second desquels on obtient la valeur p; par 10 un ensemble de calcul de l'angle o sur le plan de vol par la formule: Cos O = sin 6 sin O + Cos cos O cos En 12 sont indiqués des moyens de calcul par mise à jour continue avec d et avec le temps t, de la distance actuelle Ri et de la distance par le travers Ri' au moyen des formu- les suivantes de mise à jour des observations: V ti sin (si+,i) - %+ 1 = sin oi 1 = Ri+ sin i+l i+ 1 + o: sin i + Ai+l sin i+ 1 êi+l arcg cos c(i Ai+l cos i+l et A = i i+l ti sin (i+ A i+ i+ En 14 et 16 sont indiqués deux calculateurs aptes à four- nir l'estimation optimale -avec le procédé du filtre de KALMAN des données d'entrée selon les relations suivantes: + =/ A N /i ET+ Ki ( i /i- R avec K i AP Ci G(o Gi = Ci Pl C + Ri* et o Pl = Ai PiAi i KC Pil Ai) = estimation du travers sur la base des informations jusqu'à l'instant i; Ri = matrice de covariance du bruit de mesure (bruit sur les mesures du travers) Ai = matrice de transition de l'état Ci = matrice de diffusion de l'entrée Po = matrice de covariance "a priori" du travers RA = R* C Ri+l/i = Ai Ri/i-1 + Ki (Ri+ 1 Ci Ri/i-_) avec i i P-li i cG i = Ci Pil Ci + Ret P.i =Ai Pi-l Ai K CI P Ai +Qi Ri+l/i = estimation de la distance actuelle au moment i+ 1 sur la base des informations jusqu'à l'instant i Ri = matrice de covariance du bruit de mesure (bruit sur les mesures de la distance actuelle) Qi = matrice de covariance du bruit d'entrée P = matrice de covariance "a priori" de la distance actuelle Ai = matrice de transition de l'état Ci = matrice de diffusion de l'entrée. Les deux valeurs RT et Ri peuvent être fournies à un bloc de contrôle 18 En 120 est indiquée un commutateur destiné à fournir une donnée initiale RT imposée pour le début du calcul x Le dispositif de l'invention, désigné par CRE, peut être avantageusement combiné à un système de pointage et de direction du tir P 56 auquel il peut fournir la distance par le travers. Le CRE effectue une estimation du travers d'un vol rectiligne uniforme sur la base de la connaissance de la vitesse et des observations angulaires, en utilisant le procédé de filtrage de Kalman. Le CRE reçoit du P 56 les informations sur la vitesse et les angles, sous forme analogique, et il lui fournit une tension apte à alimenter le calcul des curseurs. Comme indiqué ci-dessus, le CRE est constitué essentiel- lement par un calculateur numérique, par un dispositif de conversion analogique/numérique et numérique/analogique, et par un dispositif d'alimentation. Le schéma par blocs de la figure 1 déjà décrit en illus- tre le fonctionnement Dès le début du calcul, les deux intégrateurs 6 et 8 fournissent les angles d'élévation ú et le pointage en direction P L'intégrateur de pointage en direction 8 est initialisé à zéro alors que celui de l'élé- vation 6 est initialisé à la valeur de l'élévation au moment o commence le calcul ( ú Des deux angles ú et È, il est possible de déduire l'angle " sur le plan de vol: cos O = sine sin O + cos E Cos c cos ceci étant obtenu du bloc 10 Sur la base de la connaissance de la vitesse, de l'angle o( et du temps passé depuis le début du calcul, on calcule la distance actuelle et le travers, au moyen desqueles on effectue avec le bloc 14 l'estimation de la distance par le travers au moyen d'un calcul mathématique. Le bloc d'estimation 16 fournit la distance actuelle estimée Ri qui est utilisée par le bloc de contrôle 18. Le bloc de contrôle 18 garantit que parvient au P 56 une valeur par le travers utilisable pour le calcul des curseurs à tout moment. Au cours de la première phase au début du calcul, on fournit au P 56 au moyen du commutateur 20 un travers RT imposé, pré-calculé de manière à rendre optimales les x prestations du fonctionnement Quand le bloc de contrôle 18 vérifie la convergence du procédé d'estimation (pour laquel- le il est nécessaire d'accumuler un certain nombre d'observations), il agit sur le commutateur 20 et le travers estimé RT est fourni au P 56, en étant raccordé au précédent de manière à ne pas perturber le pointage. Il est entendu que le dessin ne représente qu'une simplification fournie à titre de démonstration pratique de l'invention, celle-ci pouvant varier par sa forme et ses dispositions sans pour autant sortir de son champ d'applica- tion La présence éventuelle de références numériques dans les revendications annexées a pour but de faciliter la lecture de ces revendications avec référence à la descrip- tion et au dessin, et elle ne limite nullement le champ d'application desdites revendications. REVENDICATIONS 1 Dispositif électronique apte à déterminer la distance d'un point d'une trajectoire rectiligne uniforme d'un mobile dans l'espace, comprenant des moyens pour calculer l'angle (") sur le plan de vol, à partir d'un relevé ( úO) d'origine de l'élévation et des valeurs des angles d'élévation ( E) et de pointage en direction ( P), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de calcul ( 12) recevant les informations sur l'angle ( D)sur le plan de vol, et fournissant avec la vitesse en module les variables du vol rcgsin o(+ A,+ sin OC +l= bgc Os"i i+ 1 N i+ 1- V.t 1 sin ( + 1 sino(. Ri = - formules à partir desquelles il est posible de déduire la distance effective et celle par le travers, et la décomposi- tion de la vitesse par rapport à un tièdre de référence quelconque; et un groupe de calculateurs ( 14-16) aptes à tfltrer les données désirées de façon optimale. 2 Combinaison du dispositif de la revendication 1 avec un système de pointage et de direction du tir (P 56) comme défini, duquel sont reçues des informations de vitesse et d'angle ( 6, 6 et)sous forme analogique, et auquel ledit dispositif fournit une donnée de distance par le travers sous forme d'une tension, apte à alimenter le calcul des curseurs. 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul ( 12) fournissent une valeur de distance (R) qui est filtrée par un bloc de filtrage ( 16) pour obtenir la distance esti- mée (Ri), et en ce qu'un bloc de contrôle ( 18) reçoit cette valeur d'estimation et la valeur calculée du travers. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour fournir un travers fictif imposé (RT) au cours de la phase initiale du calcul.