Brevet FR2520511A1 — publié le 19830729

PROCEDE DE LOCALISATION AUTOMATIQUE D'ONDES RADIOELECTRI QUES INCIDENTES ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN OEUVRE. L'invention concerne un procédé de localisation automatique d'ondes incidentes, plus particulièrement d'ondes radioélectriques, par détermination de l'angle formé par la direction des ondes avec un axe de référence dans un plan horizontal, et un dispositif pour sa mise en oeuvre. On connait des dispositifs permettant de mesurer l'angle formé par la direction d'ondes avec un axe de référence dans un plan horizontal, par exemple l'axe Nord Sud. De tels dispositifs ou goniomètres utilisent l'effet Doppler et nécessitent plusieurs scrutations des antennes interceptant les ondes. La vitesse descrutation des antennes ne peut être accrue pour augmenter la précision du dispositif sans augmenter la largeur de bande du signal et par là le bruit du récepteur. Par ailleurs, pour obtenir plus de précision , on fait de nombreuses mesures puis on effectue une intégration des mesures obtenues. La précision ne permet d'obtenir qu'un résultat à environ deux degrés près. On connaît aussi des dispositifs utilisant le principe "Watson-Watt" . Ils nécessitent des récepteurs possédant des performances de mesure amplitude/phase très élevées; les phases pouvant être mesurées sur des signaux de très faible amplitude. Un étalonnage continuel est nécessaire, ce qui réduit la vitesse des mesures. L'invention vise à pallier ces inconvénients. Un but de l'invention est de fournir un procédé de lo calisation d'ondes incidentes permettant de mesurer la valeur de l'azimut , donc de l'angle formé par l'onde avec un axe de référence dans un plan horizontal, en effectuant un seul cycle de mesures et en obtenant une bonne précision. Ainsi, des émissions courtes, de durée de quelques millisecondes, peuvent être perçues et localisées. A cet effet, l'invention propose un procédé de localisation automatique d'ondes radioélectriques par détermination de l'angle a formé par la direction des ondes incidentes avec un axe de référence dans un plan horizontal, caractérisé par le fait que l'on intercepte au moins trois signaux caractéristiques des ondes, on mesure les amplitudes des signaux, on compare les phases par rapport à la phase d'un signal de référence et on transmet les informations obtenues pour déterminer l'angle a d'azimut en fonction des différences de phase. Les fréquences du signal de référence et des signaux interceptés sont égales. Pour ce faire, on choisit comme signal de référence le signal qui est intercepté omnidirectionnellement. Une autre caractéristique de l'invention est que les amplitudes mesurées sont comparées les unes avec les autres et que les phases des signaux interceptés comparées à la phase de référence sont les phases des deux signaux inter ceptés dont les amplitudes sont les plus élevées. De préférence, on intercepte les signaux successivement. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comporte en combinaison des moyens d'inter gestion successive des ondes transmettant les signaux reçus à des moyens de mesure et de comparaison des amplitudes des signaux, des moyens d'interception omnidirectionnelle des ondes transmettant le signal de référence ainsi reçu par l'intermédiaire de moyens récepteurs, à des moyens de comparaison des phases des deux signaux ayant les amplitudes les plus élevées avec la phase du signal de référence, et des moyens de calcul de l'angle a d'azimut èn fonction notamment des différences de phase des deux signaux d'amplitudes les plus élevées avec la phase du signal de référence.Les moyens d'interception sucessive des signaux sont constitués par au moins trois antennes partageant l'espace enau moins trois secteurs tridimensionnels égaux et transmettant successivement les signaux aux moyens de comparaison par l'intermédiaire de moyens de commutation. Les moyens d'interception omnidirectionnelle des ondes sont constitués de préférence par deux antennes opposées qui plus préférentiellement sont placées sur l'axe de référence et transmettent constamment les ondes à des moyens récepteurs eux-mêmes transmettant les signaux caractéristiques des ondes aux moyens de mesure et comparaison des amplitudes et des phases. Les moyens de calcul d'une part reçoivent l'information, à savoir les amplitudes et les phases, qui leur est transmise par les moyens de mesure et comparaison des amplitudes et des phases et d'autre part transmettent eux-mêmes l'information aux moyens de commutation. Les moyens de calcul sont programmés notamment en fonction des valeurs des différences de phase des signaux et de la distance entre les antennes interceptant les signaux ayant les amplitude les plus élevées. L'invention sera bien comprise d'après la description suivante, en référence aux dessins annexés, dans lesquels; La figure 1 est une vue schématique du dispositif suivant l'invention. La figure 2 est la représentation de l'information obtenue avec le dispositif de l'invention. La figure 3 est une vue schématique des moyens d'interception. La figure 4 est une vue schématique d'une partie du dispositif recevant les ondes par l'intermédiaire des moyens d'interception. Le procédé selon l'invention est tel que l'on localise automatiquement des ondes radioélectriques situées dans les bandes HF, VHF et UHF notamment. Ces ondes incidentes sont localisées par la détermination de l'angle a qu'elles font avec un axe de référence dans un plan horizontal, et plus particulièrement de l'angled'azimut a qu'elles font avec l'axe Nord-Sud dans un plan horizontal. Les ondes sont interceptées et sont caractérisées par au moins trois signaux SN ayant chàcun une amplitude AN, une phase N et une fréquence FN.On mesure les amplitudes Al, A2 .... AN et on compare les phases 01, .2... N à la phase R du signal de référence SR caractérisant les ondes reçues selon une direction omnidirectionnelle. On transmet les informations obtenues pour déterminer l'angle a d'azimut en fonction des différences de phases. Les fréquences FS du signal de référence SR et Fs des signaux interceptés SN sont lesnfimes. Ceci est dQ au fait que le signal de référence choisi est le signal correspondant aux ondes incidentes qui sont interceptées omnidirectionnellement. Les amplitudes A1, A2 .......... AN sont comparées les unes avec les autres, et les signaux S1, S2 qui possèdent les amplitudes A1, A2 les plus élevées sont seuls pris en considération, c' est à dire que l'on compare les phases Q11, 2 des signaux interceptés S1, 52 avec la phase R du signal de référence. De préférence, les signaux S1, S2 ... SN sont interceptés successivement.En fonction des différences de phases - 1 et R - 2 on calcule l'angle a d'azimut Le dispositif selon l'invention comporte au moins trois antennes qui constituent les moyens d'interception l des ondes incidentes. De préférence, les antennes 2, 3, 4, 5 sont au nombre de quatre. On utilise une série d'antennes 2, 3, 4, 5 pour les bandes UHF par exemple et une série d'antennes 6, 7, 8, 9 pour les bandes VHF. On peut prévoir des réseaux supplémentaires. De préférence, les moyens d'interception 1 divisent l'espace en parties égales. Par exemple, les antennes 2, 3, 4, 5 sont placées suivant les quatre points cardinaux EOSN. Elles définissent le quart de l'espace azimut. Les antennes peuvent être au rrcrzre de trois et sont placées à 1200 l'une de l'autre. Les signaux SN reçus correspondent aux ordres interceptés aer des antennes ou unités différetes. Les moyens d'interception l des ondes transmettent successivement les signaux reçus à des moyens de mesure et de comparaison 10 des amplitudes AN des signaux SN interceptés et à des moyens 10 de comparaison de phase N des signaux SN avec la phase fR d'un signal de référence SR, par l'intermédiaire de moyens de com mutation 11 d'antennes. Ainsi, on mesure l'amplitude Al et la phase B 1 du signal Sl intercepté par la pre mière antenne et successivement on mesure l'amnlituIe . et la phase 2 du signal S2, l'amplitude AN du signai SN, les antennes 2, 3 transmettant les sivux interceptés sucoessiveeent aux mayens 10. La fonction des moyens 10 est de comparer les amplitudes A1, A2 .... AN entre elles et d'envoyer les informations obtenues à des moyens de calcul 12. Les moyens de calcul 12 reçoivent eux-mêmes l'information des moyens 10 et choisissent de traiter l'information concernant les signaux dont les amplitudes sont les plus éleVées, par exemple A1 et A2. Ainsi les moyens de calcul 12 sélectionnent les phases 1 et 2 des signaux S1 et S2 dont les amplitudes sont les plus élevées. Le dispositif selon l'invention comporte des moyens d'interception 13 d'un signal de référence SR . Ces moyens 13 ont pour fonction de recevoir ou d'intercepter le signal de référence SR de façon omnidirectionnelle. Ils sont constitués de préférence par l'ensemble formé par deux antennes 2,4 opposées, alignées l'une avec l'autre. De préférence, ces deux antennes sont placées sur l'axe de référence par exemple l'axe Nord-Sud et emroient les ondes reçues à des moyens récepteurs et de surveillance 14, par l'intermédiaire d'un coupleur 15. Les moyens 14 envoient eux-mêmes le signal de référence aux moyens 10 de comparaison de phases N. Les moyens 13 peuvent être constitués par l'ensemble de trois antennes placées à 1200 les unes des autres et recevant les ondes incidentes de façon omnidirectionnelle. Les moyens 14 récepteurs envoient les informations constituées par la valeur de la phase R du signal SR de référence aux moyens 10 qui comparent les valeurs des pha ses PI1 et 2 des signaux S1, S2 ayant les amplitudes les plus élevées avec la phase R du signal de référence SR. Le signal de référence SR est donc le signal qui correspond aux ondes interceptées par les antennes omnidirectionnelles. Les signaux S1 , S2, SN sont les signaux qui correspondent aux ondes qui sont reçues successivement sur les antennes 2, 3, 4, 5, etc. De ce fait, les fréquences F R du signal de référence et F1, F2, FN des signaux S1, S2, SN sont les mêmes et ne sont pas décalées. Les moyens 10 sont reliés électriquement d'une part avec les moyens il et d'autre part avec les moyens de calcul 12. Ces derniers reçoivent les informations provenant des moyens de comparaisons 10 des phases, à savoir les différences de phases R - 01 et R - 2, avec synchronisation sur la fréquence du signal de référence SR. Les moyens de calcul 12 sont constitués de préférence par un calculateur programmé pour la comparaison des amplitudes Al, A2, AN entre elles et le calcul de l'angle a d'azimut de l'onde incidente en fonction des différen- ces de phases R - l et R - 2 et de la distance b des antennes interceptant les signaux ayant les amplitudes Al, A2 les plus élevées. Enfin les moyens de calcul 12 envoient les informations, à savoir la valeur de l'angle a d'azimut, à un dispositif enregistreur 16 ou à une unité de gestion 17 chargée de gérer le fonctionnement d'une station de surveillance et de localisation d'ondes. Les moyens de calcul 12 envoient par ailleurs l'informa- tion, à des moyens de commutation 11 qui ont pour fonction de transmettre les différents signaux aux moyens 10. Le calculateur 12 transmet ces informations à une imprimante. On obtient ainsi la représentation graphique de l'azimut a de l'onde incidente. Par ailleurs, le dispositif selon l'invention comporte des commutateurs 18 de réseaux permettant de sélection- ner un réseau d'antennes 2, 3, 4, 5. Le réseau d'antennes transmet l'information aux moyens 10 de mesure et comparaison par l'intermédiaire de coupleurs 19, 20, 21, 22 et des moyens de commutation 11, Sur un même support 23 d'antennes, on peut par exemple disposer trois réseaux 24, 25, 26 d'antennes. Chaque réseau fonctionne dans une bande de fréquences différente. De préférence, les réseaux comportent quatre antennes placées Nord, Sud, Est, Ouest, le réseau 24 fonctionnant à 200/350 MHz, par exemple le réseau 25 fonctionnant à 350/600 MHz et le réseau 26 fonctionnant à 600/1000 MHz. On couvre donc par exemple une plage de fréquence comprise entre 200 et 1000 MHz environ. L'invention concerne en outre une installation de localisation d'ondes.Une telle installation comporte des rE- seaux d'antennes placés en des points équidistants par rapport à l'axe vertical d'un support 23, une sonde 27 coaxiale étant placée à la même distance des antennes d'un même réseau, les signaux SN interceptés ne dépendant que du diagramme de chaque antenne et de sa position par rapport au centre de phase du réseau. Les sondes des différents réseaux sont reliées aux commutateurs de réseau 18. L'installation comporte de plus un dispositif de localisation tel que décrit ci-dessus et constitué d'au moins une unité de mesure 28, un récepteur 14, un calculateur 12, une unité d'enregistrement 29 et une unité de gestion 30. Une telle installation peut êre placée en des endroits A, B espacés de plusieurs dizaines de kilomètres. Ainsi en représentant sur une carte géographique la direction d'un signal incident reçu en un point A et la direction du même signal reçu en un point B on obtient à l'intersection des deux droites la localisation exacte de 11 émetteur d'ondes. En utilisant au moins trois installations, on augmente encore la précision de la mesure. REVENDICATIONS 1. Procédé de localisation automatique d'ondes radioélectriques incidentes par détermination de l'angle a formé par la direction des ondes avec un axe de référence, dans un plan horizontal, caractérisé par le fait que l'on intercepte au moins trois signaux SN caractéristiques des ondes incidentes, on mesure les amplitudes AN des signaux, on compare les phases N par rapport à la phase R d'un signal de référence SR et on calcule l'angle a d'azimut notamment en fonction des différences de phases R - N. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les fréquences FR et FN du signal de référence SR et des signaux interceptés SN sont égales. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le signal de référence SR est le signal correspondant aux ondes incidentes interceptées omnidirectionnellement. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on compare les amplitudes AN mesurées et que les phases N comparées à la phase de référence R du signal de référence sont les phases 1 et 2 respectivement des signaux Si et 52 ayant les amplitudes Al et A2 les plus élevées. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on reçoit les signaux SN successivement. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les signaux SN reçus sont les signaux correspondant aux ondes inter ceptées par des unités diférentes. 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'in terception(l)successive des ondes incidentes, transmettant les signaux SN requs à des moyens de mesure et de comparaison(l0)des amplitudes AN des signaux SN, des moyens d'interception omnidirectionnelle (13) des ondes incidentes transmettant le signal SR de référence ainsi reçu par l'intermédiaire de moyens récepteurs (14) à des moyens de comparaison (10) des amplitudes AN des signaux SN et à des moyens de comparaison (10) des phases 1 et 2 des signaux S1 et S2 possédant les amplitudes Al et A2 les plus élevées avec la phase R du signal de référence, et des moyens de calcul (12) de l'angle a d'azimut formés par la direction de l'onde incidente avec un axe de référence dans un plan horizontal, en fonction notamment des différences de phases 1 et 2 avec la phase R. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les moyens d'interception (1) des ondes incidentes sont constitués par au moins trois an tennespartageant l'espace en secteurs égaux et transmettant les signaux des ondes successivement aux moyens de comparaisons (10) par l'intermédiaire des moyens de commutation (19, 20, 21, 22). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que les moyens d'interception omnidirectionnelle (13) du signal de référence SR sont constitués per l'ensemble d'au moins deux antennes (2,4) des mens d'interception, de préférence placées sur l'axe de référence et transmettant les ondes interceptées à des moyens récepteurs (14), qui transmettent les amplitudes et les phases des signaux interceptés aux moyens de comparaison (10). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 > 9, caractérisé par le fait que les moyens de calcul (12) reçoivent l'information des moyens de mesure (10), notamment les valeurs des différences de phases 1 - R et 2 - R, et reçoivent l'information des moyens récepteurs (14), notamment les valeurs des amplitudes AN et fréquences FN et transmettent l'information aux moyens de commutation (11). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé par le fait que les moyens de calcul (12) sont constitués par un calculateur pro grammé pour effectuer la comparaison des amplitudes AN et le calcul de l'angle a d'azimut de l'onde incidente en fonction des phases 1 et 2 et de la distance notamment entre les antennes (2,4) interceptant les ondes dont les signaux ont les amplitudes Al et A2 les plus éleVées. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé par le fait que le calculateur (12) transmet l'information à un dispositif enregistreur (16). 13. Installation comportant le dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé par le fait qu'elle comprend des réseaux différents d'antennes permettant de recouvrir des plages de fréquences d'ondes incidentes quelconques.