Brevet FR2517435A1 — publié le 19830603

m 4- 2517435 SYSTEME DE GUIDAGE DE MISSILE AVEC EGALISEUR DE CARTES- COMMANDE PAR MARQUES HORIZONTALE ET VERTICALE. La présente invention concerne un système de guidage de missile a grille de référence, ou des systèmes similaires, et plus particulièrement un système de guidage de missile du type qui comprend un radar égaliseur de cartes qui uti- lise la polarisation des signaux de radar réfléchis comme élément discriminateur pour distinguer la cible des sig- naux parasites, simplifiant ainsi le traitement des sig- naux de radar réfléchis dans le guidage du missile vers sa cible désignée. Des cartes radar ont été utilisées comme une partie d'un système de guidage pour un missile De tels systèmes de guidage sont connus comme "égaliseur de cartes", et le missile a son propre détecteur de radar et une carte radar mémorisée sur laquelle la cible exacte, à laquelle on a un intérêt, est identifiée Après le lancement du missile le radar aéroporté compare les signaux réfléchis reçus par le détecteur de radar du missile avec la carte radar mêmo- risée dans le missile jusqu'à ce que égalité soit obtenueo Le système de commande dans le missile peut alors diriger le vol du missile le long d'une trajectoire directement vers la cible à laquelle on s'intéresse Un tel système de guidage à cartes radar est décrit dans le brevet des E U A No 3737120 délivré le 5 juin 1973 à E Green pour "RADAR MAP COMPARISON GUI:ii DACE SYSTEM" Le système de gui- dage décrit fait une série de cartes de définition gra- duée de la zone de la cible 3 à l'aide du radar de grande portée plus compliqué sur 11 avion porteur Après le lancement du missile, le missile compare alors les signaux réfléchis captés par son détecteur de radar avec la carte radar mémorisée en utilisant certains signaux réfléchis forts jusqu'à ce qu'une mise au point ait été oktenue Le chemin du vol du véhicule est alors ajuste le long d'une trajectoire qui dirige le missile vers la cible. Des radars à ouverture synthétique ou radar SAR sont connu-i d'une façon générale et peuvent fournir une carte icdar à defl nition élevée d'un terrain choisi En effet, dans ?ciqt 5: cas la définition d'une carte SKP est si _ 2- grande que la carte a en effet beaucoup trop de détails pour certaines applications Une telle application est un système de guidage du type à égaliseur de cartes pour un missile o les points d'intérêt sont le plus souvent des objets faits par l'homme qui peuvent, ou ne peuvent pas, être capable de se déplacer le long du sol Parce que ces objets faits par l'homme sont le plus souvent les cibles vers lesquelles un missile est dirigé, ces objets sont également les points de référence les plus appropriés pour un ajustage par le système de guidage du missile et des détails superflus ne font rien d'autre que de rendre cet ajustage plus difficile. Le traitement des signaux de radar réfléchis dans un radar de surveillance est en outre rendu plus compliqué par le fait que la plate- forme sur laquelle l'antenne de radar est montée est un aéronef et l'aéronef se déplace aussi bien par rapport aux cibles d'intérêt que par rapport aux signaux parasites La correction de cette erreur par la plate-forme mobile est connue comme compensation du mouve- ment et comprend des déplacements de phase des signaux de radar réfléchis aussi bien par la cible que par les para- sites d'un déplacement de fréquence prédéterminé lié au déplacement de l'aéronef Un système de navigation interne ou dispositif similaire est normalement la source de référence de laquelle les-données sont dérivées pour me- surer le mouvement de la plate-forme entre des impulsions illuminantes. Beaucoup de techniques de traitement différentes ont été utilisées pour distinguer les cibles des signaux para- sites Une telle technique est connue sous le nom de trai- tement par déplacement Doppler et exige l'utilisation du déphasage Doppler des signaux réfléchis de radar qui apparaît comme un changement dans la phase des signaux reçus entre des impulsions de radar illuminantes consécu- tives Encore une autre méthode est connue comme traite- ment à centre de phase déplacé et comprend le déplacement électronique de l'ouverture de l'antenne radar le long du chemin de vol de l'aéronef pour aligner les centres de -3- phase entre des impulsions de radar consécutives En résu- mé cette technique comprend la transmission et la réception de signaux réfléchis de radar par l'antenne de radar et la poursuite des endroits et de l'orientation des centres de phase de l'antenne Une seconde impulsion illuminante est ensuite transmise et les signaux réfléchis sont mémo- risés, le centre de phase de l'antenne de radar se trouvant en un second endroit connu Puisque les centres de phase des premier et second signaux réfléchis sont séparés d'une distance très exactement connue liée au mouvement de l'aé- ronef pendant la période comprise entre deux impulsions successives, les centres de phase peuvent être changés de façon électrique pour coïncider dans le temps Ensuite les signaux de radar provenant de parasites ou d'objets immobiles n'auront pas de déphasage Doppler laissant uni- quement les cibles faites par l'homme ou des objets mobiles avec un déphasage Doppler. Une fois la cible identifiée, une autre technique connue sous le nom traitement interférométrique comprend l'utilisation d'une antenne à ouvertures multiples de sorte que l'angle vers une cible peut être identifié en mesurant la différence de phase des signaux de radar reçus quand ils arrivent à l'antenne à ouvertures-;multiples. Un problème particulier avec l'utilisation du traite- ment à déphasage Doppler sur certaines cibles est que les cibles ellesmêmes ne se déplacent pas Si une cible ne se déplace pas, tel qu'un véhicule en stationnement, ou est par elle-même immobile, tel qu'un emplacement per- manent d'un canon, l'idendification de la cible par trai- tement à déphasage Doppler uniquement n'est pas très efficace. La suppression de signaux parasites par l'utilisa- tion du traitement à diversité de polarisation des signaux de retour de radar est également connue Le brevet des E.U A No 4231037 délivré le 28 octobre 1980 à M Long pour "RADAR CLUTTER SUPPRESSOR" décrit un moyen de classi- fication des cibles qui comparent deux ou plusieurs sig- naux vidéo La technique de traitement reconnait le fait que le rapport des signaux de retour horizontaux aux sig- 4- naux verticaux fluctue pour des cibles et des parasites et que le rapport de ces amplitudes varie plus largement et plus rapidement pour les parasites qu'il en est pour les cibles faites par l'homme. D'autres ont également reconnus que les rapports entre la polarisation horizontale et verticale des signaux de retour varie entre les objets faits par l'homme, tels que des véhicules terrestres, et des objets naturels, tels que des parasites Ce phénomène est décrit dans un arti- cle intitulé n TARGET DISCRIMINATION MEASUREMENTS AT MILLI- METER WAVELENGHTS" de A Soong, L Kosowsky et A Green préparé pour le 23rd Annual Triservice Radar Symposium du 15 juillet 1977 En particulier la figure 9 montre le résultat de l'utilisation de la diversité de polarisation pour tester et identifier un véhicule terrestre sur un fond de signaux parasites. L'objet de la présente invention est de fournir un sys- tème de guidage de missile du type à égaliseur de cartes qui utilise une marque horizontale-verticale ou élé- ment discriminateur de polarisation pour simplifier d'une façon dramatique la définition de radar nécessaire et le système de traitement aéroporté du système de guidage dans le missile pour le diriger vers une cible. Une caractéristique particulière du système de gui- dage de missile à égaliseur de cartes commandé par marque horizontaleverticale est l'utilisation d'un élément discriminateur de polarisation pour distinguer la cible des signaux parasites et ceci crée un système à grille de référence simple, mais très exacte pour diriger le missile vers une cible désignée. Une autre caractéristique du système de guidage de missile à égaliseur de cartes controllé par marques hori- zontale et verticale selon la présent*_îinvention est que la partie d'égalisation de la carte du missile ne reçoit que ceux des points d'une carte de radar pour lesquels l'amplitude du signal de retour horizontal est égale à l'amplitude du signal de retour vertical. Selon la présente invention un système de radar com- prend deux canaux distincts connectés à l'ouverture ho- - rizontale et à l'ouverture verticale de sorte que les signaux de retour de radar horizontal et vertical peuvent être traités de façon individuelle Une compensation con- ventionelle du mouvement et des transformations Fourrier rapides sont exécutées sur les signaux de radar réfléchis dans chaque canal pour créer une carte SAR horizontale dans une unité de mémorisation et une carte SAR verticale dans une autre unité de mémorisation Des données de zones choisies desdeux unités de mémorisations sont comparées sur une base point par point pour dériver un élément de polarisation différente pour identifier ceux des sig- naux de retour qui ont approximativement les mêmes rapports d'intensité Ces données sont alors introduites dans-une troisième unité de mémorisation etldentifient essentiel- lement des objets faits par l'homme Ces données sont alors transmisesau système de guidage à cartes d'un mis- sile et sont utilisées pour faire une correction finale du missile en route vers sa cible choisie. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée gui va suivre d'un mode de réalisation repré- senté dans le dessin annexé dans lequel la figure unique montre sous forme de diagramne en B-loc un mode de;:réâli- sation d'une technique pour produire une carte avec dis- crimination de la polarisation. Dans la figure unique on voit un mode de réalisation d'un système de radar utilisant un élément discriminateur de polarisation qui pourrait être utilisé dans un système de guidage du type à égaliseur de cartes pour un missile lancé a partir d'un aéronef porteur Tel qu'on l'a dit plus haut, des systèmes de guidage du type à égalisation de cartes pour diriger les missiles vers des cibles pré- identifiées sont connus d'une façon générale Un tel mis- sile peut être lancé à partir d'un aéronef porteur qui se trouve à une distance substantielle de la cible vers laquelle le missile sera dirigé Le missile comprendrait d'une façon typique un détecteur de radar aéroporté et uar S té 'e fcommande qui comprend des moyens d'An b. 6- sation pour comparer la carte radar produite par le détec- teur de radar du missile avec la carte radar mémorisée. Une fois que le système de commande du missile fixe la carte de radar produite en vol sur la carte de radar mémorisée, l'endroit précis d'une cible peut être identifié de façon rapide et le système de commande du missile dirige la tra- jectoire vers la cible. Une caractéristique paticulière de la présente inven- tion est l'utilisation d'un élément de discrimination de la polarisation dans une carte de radar qui rend la carte particulièrement bien appropriée pour son utilisation d'un système de guidage de missile du type à égaliseur de cartes. Le système de radar sur l'aéronef comprend une ouverture horizontale ( 12) et une ouverture verticale ( 14) qui pour- raient être fournies par un groupement d'antennes ou élé- ments similaires L'émetteur ( 16) du type cohérant produit des impulsions d'énergie de radar à sa sortie sur la ligne ( 18) Un interrupteur ( 20) est basculé d'une impulsion à l'autre pour diriger les signaux de radar ou bien le long du guide d'ondes ( 20) vers le circulateur ( 22) ou bien le long du guide d'ondes ( 24) vers le circulateur ( 26) Le circulateur ( 22) transmet l'impulsion transmise vers le guide d'ondes ( 28) et l'ouverture verticale ( 12) de l'an- tenne radar D'une façon similaire le circulateur ( 26) transmet l'impulsion transmise vers le guide d'ondes ( 30) et l'ouverture horizontale ( 14) de l'antenne de radar. Les signaux de radar réfléchis reçus par l'antenne de radar sont couplés par l'ouverture verticale ( 12) et l'ouverture horizontale ( 14) vers l'arrière vers les cir- culateurs ( 22 et 26) o les signaux de réfléchis sont couplés vers le guide d'ondes ( 32 et 34) pour les présen- ter au récepteur vertical ( 36) et au récepteur horizon- tal ( 38) respectivement Tel qu'il est connu, chacun des récepteurs convertit typiquement les signaux de radar re- 3 r çus à une haute fréquence d'abord en une fréquence inter- médiaire et puis en un signal vidéo Normallement des con- vertisseurs analogiques -numériques transposeraient alors les signaux analogues en signaux numériques pour le trai- -7- tement dans les cartes SAR A des fins de simplicité, la nature complexe de ce shéma de traitement a été simplifié et est représenté en forme d'un diagramme en bloc dans le dessin. Les signaux numériques de l'ouverture horizontale ( 12) et de l'ouverture verticale ( 14) sont alors alimen- tés sur les lignes ( 40 et 42) vers une unité ( 44) de com- pensation du mouvement Un système de navigation interne (non représenté), ou un autre sytème similaire, sur la plate-forme radar fournit des signaux de référence indi- quant le mouvement de la plate-forme à l'unité ( 44) de compensation du mouvement Les données radar entrant sur les lignes ( 40 et 42) sont alors soumises à une multiplica- l E tion complexe par une procédure généralement connue dans l'art, qui soumet les données radar entrantes dans n'im- porte quelle zone c portée à une rotatifà 'par un signal vecteur que re- présente le mouvement de la plate-forme par rapport à la zone de portée d'intérêt Ceci fournit une compensation des signaux radar reçus sous forme d'une correction du déplacement de fréquence dopplaire associée au mouvement de la plate-forme. Les données de l'unité de compensation du mouvement sont présentées sur des lignes ( 46 et 48) à un processeur numérique ( 50) du type transformation Fourrier rapide (FFT) Le processeur numérique FFT transforme les change- ments dans le temps des signaux radar reçus en une repré- sentation par domaine de fréquence de ces données En d' autres mots, à la sortie du processeur FFT on a la carac- téristique de fréquence pour chaque zone de portée sous un format d'une carte Doppler de portée des zones de portée X et de filtres Doppler Y Les données corres- pondant à la carte radar reçues verticalement sont en- suite présentées sur une ligne ( 52)à une unité de mémori- sation par zone ( 54) D'une façon similaire les retours de radar reçus par l'ouverture horizontale ( 14) de l'an- tenne radar sont présentés à une unité de mémoire par zone ( 56). Une caractéristique particulière de la présente in- -8- vention est que les données mémorisées dansl'unité de mé- moire par zone ( 54), c'est-à-dire les retours radar ver- ticaux, et les données mémorisées dans l'unité de mémoire par zone ( 56), c'est-à-dire les retours de radar horizon- taux, ont une certaine caractéristique entre elles qui peut être utilisée comme facteur disciminant pour dis- cerner les cibles faites par l'homme des signaux parasites. Ceci sera probablement le mieux compris en se référant au portrait graphique de la carte SAR ( 64) horizontale et de la carte SAR ( 66) verticale représentées sur le dessin La carte SAR ( 64) horizontale présente un nombre de zones image ( 68,70,72 et 74) qui ont été identifiées comme con- tenant des cibles ou objets faitspar l'homme D'une façon si- milaire la carte SAR ( 66) verticale comprend un nombre de zones image ( 76,78,80,82) qui contiennent des cibles ou informations faites par l'homme Une carte de discrimina- tion par polarisation ( 83) est ensuite dérivée en compa- rant similtanément les données sur une base image par image dans un comparateur numérique ( 48) Parce que les objets faits par l'homme ont la caractéristique que le rapport des retours horizontaux aux retours verticaux est d'une intensité essentiellement constante, uniquement ces re- tours qui ont cette relation seront passés à l'unité mé- moire par zone de polarisation différente ( 62) En d'au- tres mots, la zone image ( 84) représente que la zone image ( 76) dans la carte SAR ( 66) verticale et la zone image ( 68) dans la carte SAR ( 64) horizontale ont une intensité égale et se trouvent au même endroit De façon similaire la zone image ( 86) représente que la zone image ( 80) dans la carte SAR verticale ( 66) et la zone image ( 74) dans la carte SAR ( 64) horizontale ont une intensité égale et se trouvent au même endroit. Tel qu'on l'a dit plus haut, ces données de zones se- raient alors transmises le long de la ligne ( 88) vers le système de guidage ( 90) sur le missile Parce que ces don- nées représentent des marques horizontale et verticale o ceux des points pour qui les retours horizontaux et verti- caux sont de même intensité, il y a beaucoup moins de ces -9- points de données qu'il n'y en aurait sur une représenta- tion comparable qui comprendrait tous les signaux parasites. Les marques horizontale et verticale forment ensuite un sys- tème simplifié de coordonnées à grille d'une zone préchoi- sie et ceci permet d'utiliser une technique de traitement plus simplifiée dans le système radar à égalisation de cartes Une fois que les retours de radar reçus par le détecteur de radar du missile sont fixés par rapport aux données mémorisées, les signaux correcteurs finaux peuvent être appliqués par le système de guidage pour diriger le missile vers sa cible. Bien entendu diverses modifications peuvent être appor- tées par l'homme de l'art mode de réalisation qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. - REVENDICATIONS 1 Procédé de production d'une grille de référence hori- zontale-verticale pour un sytème de guidage d'un missile caractérisé par les étapes de prévoir un radar avec une ouverture horizontale et une ouverture verticale, de commu- té alternativement des impulsions illuminantes de l'émet- teur du radar d'abord vers l'ouverture horizontale et puis vers l'ouverture verticale, de prévoir un canal de récep- tion séparé pour les retours de radar horizontaux et les retours de radar verticaux, de produire une carte horizon- tale des retours de radar horizontaux et une carte verti- cale des retours de radar verticaux, chacune de ces cartes présentant les retours de radar sous un arrangement corres- pondant aux divers endroits au sol, de produire unecarte de discrimination par polarisation en comparant sur une base d'image par image les endroits et l'intensité des re- tours de radar dans la carte verticale avec ceux de la carte horizontale pour identifier seulement ces retours qui se trouvent au même endroit et ont une intensité de pola- risation égale, et d'envoyer le signal de discrimination par polarisation vers le système de guidage du missile. 2 Système de guidage pour diriger un missile vers une cible désignée, caractérisée par un moyen ( 14,38,44,50,56; 12,36,44,50,54) pour produire une carte radar horizontale à partir des retours radar horizontaux et une carte radar verticale à partir des retours de radar verticaux, chacune des cartes correspondant à une zone préchoisie au sol con- tenant une cible vers laquelle un missile doit être dirigé, un moyen ( 58) pour produire une carte à discrimination par polarisation en comparant sur une base image par image l'intensité des signaux de radar sur la carte radar hori- zontale et la carte radar verticale, un moyen ( 62) pour recevoir les discriminants à polarisation et pour compa- rer cette carte avec les retours reçus par le détecteur de radar du missile pour déterminer une égalité entre deux jeux de retours pour déterminer le cap finale du missile et un moyen ( 90) répondant au cap final du missile pour diriger le missile vers la dite bible.