Brevet FR2518248A1 — publié le 19830617

L'invention concerne un dispositif de conduite de tir pour un système de défense anti-aérienne, utilisant un calculateur numérique auquel des détecteurs envoient des données de position d'un objet volant. Dans un dispositif de conduite de tir pour des systèmes de défense antiaérienne, le calculateur de la dérive de visée prend une importance particulière Le problème du calcul de la dérive de visée consiste à dériger l'arme de manière que la cible et l'obus se rencontrent au même instant et au même endroit Comme cela est représente sur la figure 1, annexé à la présente demande, permettant d'expliciter le calcul du vecteur du point d'impact de rencontre, il faut tenir compte de la balistique de l'obus pour déterminer ce vecteur du point d'impact r T, en plus des donnéE de la cible, que délivre un détecteur Pour déterminer par le calcul la dérive de visée, on peut poser les deux équations suivant 1r T M + VCIBLE Tf () 2 Tf f ( m) ou r (T? ( 2) 2Tf fbalistique(r T) ou T balistique (Tf) ( 2) Dans la relation 11 r M = Vecteur du point de mesure VIBLE = Vitesse de la cible V Ci BLE= tesdeleil Tf = Temps de vol de l'obus (inconnu). La relation 2 est une fonetion non algébrique déterminée de façon empirique La résolution du système des équations ( 1) et ( 2) peut donc être réalisée mathématiquement uniquement à l'aide d'un calcul itératif. Dans le calculateur de dérive de visée, on peut intro- duire un calculateur analogique et un calculateur numérique pour la solution du système d'équations ( 1) et ( 2) Dans le cas de l'utilisation d'un calculateur analogique, on utilise en général un circit comparateur comportant un système d'asservissement Un arbre de calculateur simule le temps de vol de l'obus Un signal, qui est obtenu à partir de la différence des vecteursde points d'impac- conformément à la relation 1 entraîne l'arbre jusqu'a ce que le temps de vol correct de l'obus et par conséquent le point d'impact correct soient déterminés. Dans le cas de l'utilisation d'un calculateur numérique, la solution est obtenue en général selon le procédé itératif. Cependant, une difficulté réside dans le bref temps de calcul nécessaire, qui apparaît par suite de la nécessité du fonctionnement en temps réel. Par suite des demandes de plus en plus importantes en dispositifs de conduite de tir, il n'est plus possible de satisfaire en général une capacité suffisante d'adaptation, une précision suffisante et une fiabilité suffisante de calculateurs analogiques électromécaniques. L'invention a pour but de permettre, pour un dispositif de conduite de tir du type indiqué plus haut, une détermination simplifiée de la dérive de visée, en évitant le procédé d'itération. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que pour déterminer la dérive de visée pour les armes défensives, à partir des données détectées d'un objet volant, la détermina- tion d'un vecteur depointsd'itpact s'effectue Eputilisant un instant d'impact prédéterminé de façon hypothétique et qui se compose de la somme du temps de vol de l'obus et d'un temps d'attente. En introduisant un temps d'attente tw on peut éviter une solution, nécessitant un certain temps, du système indiqué plus haut de relations 1 et 2, pour le calcul deladérive de visée à l'aide d'un calculateur numérique Pour la détermination de la déri- ve de visée on peut maintenant donner une seule relation dans laquelle t O désigne l'instant de la mesure de la cible et t 1 désigne l'instant prédéterminé d'impact. r T(tl) = r M(to), VCIBLE(to) (t 1 t 0) ( 3) Cette relation peut être résolue immédiatement étant donné que toutes les grandeurs situées dans le membre de droite sont connues A cet effet, lors de la détection d'un objet volant par le détecteur effectant la mesure, on ajoute à un temps de vol approché de l'obus et calculé à partir des données de la cible, l'intervalle de temps à t d'une valeur telle que la somme du temps de vol approchée de la cible et de A t est égale ou supérieure au temps de vol de l'obus jusqu'au point d'impact Avec la connais- sance duvecteur depointsd'impact 7 r T(tl), qui est déterminé dans le calculateur de la dérive de visée, on peut positionner les armes et déterminer de façon simple le temps de vol exact de l'obus jusqu'à ce point d'impact et le temps d'attente Le déclenchement du premier tir doit s'effectuer au bout du temps d'attente t: W tw = (t 1 t 0) Tf. Lors de toutes les opérations ultérieures de calcul, le temps de vol exact de l'obus, qui est calculé pendant l'opération précèdene, est utilisé en tant que valeur approchée du temps de vol de la cible &t et par conséquent le temps d'attente tw 325 248 peuvent être alors fortement réduits. Le choix des instants d'impact t 1 doit s'effectuer selon les critères suivants: 1 L'intervalle de temps t 1 to existant entre l'ins- tant d'impact et l'instant de mesure doit être supérieur au temps de vol de l'obus Tf jusqu'au point d'impact. 2 La différence de temps entre deux instants d'impact successifs doit être faible, c'est à dire que la distance entre deux points d'impact successifs, devient faible. La différence par rapport aux procédés de visée usuels jusqu'alors, réside dans le fait qu'aucune trajectoire continue d'impact n'est produite comme dans le cas du calculateur analogiqu (ni aucune trajectoirede points d-impact quasi continue dans le cas du calculateur numérique selon le procédé d'itération), mais qu'il se produit une exploration de la trajectoire de points d'nimpact Outre l'avantage du calcul simplifié de la dérive de visée, on obtient également un algorithme approprié de réglage pour la commande de l'arme Le résultat obtenu lors du procédé d'itération est la position de consigne de lrme à l'instant présent Dans le cas du procédé d'exploration de trajectoire, conformément à 1 'inventionla position de consigna est fournie pour un instant qui se situe encore dans l'avenirde sorte qu'un asservissement sans écart de réglage est possible en principe La marge de temps résulte de la différence entre la prédétermination du temps (t 1 to) et le temps de vol de l'obus TG (ordre de grandeu: ms) A titre d'exemple on a décrit ci-dessousetreprésentésd-ié quemeritaux dessins annexes une forme de réalisation de l'objet de _ l'invention. La figure 1, dont il a déjà été fait mention, sert à expliciter le calcul du vecteur du point d'impact. La figure 2 représente un diagramme vectoriel simplifié pour la détermination de la dérive de visée avec introduction d'un temps d'attente. La figure 3 représente un schéma bloc pour un caleulatei de commande de tir, qui fonctionne selon le principe mettant en oeuvre un temps d'attente. La figure 4 montre un schéma permettant d'expliciter la simulation de la trajectoire des points d'impact à partir de points d'exploration. Le détecteur d'un dispositif de défense A (figure 2), par exemple un char de défense antiaérienne, localise à l'instant t O un objet volant M Le vecteur associé du point de mesure est désigné par r M Pendant le temps de vol d'un obus tiré par le dispositif de défense A, l'objet volant (cible) parcourt le chemin VCIBLE Tf et atteint l'emplacement T de la cible à l'instant t O + Tf Par suite de l'introduction d'un temps d'attente twse trouve prédéterminé un instant d'impact Tl qui est désigné par le vecteur d'impact r T(Tl). En référence à la figure 3, on va expliciter de façon détaillée le mode de fonctionnement de principe du calculateur de conduite de tir pour la détermination de la dérive de visée selon le principe du temps d'attente A partir des données de cible r M, i M, livrées par le détecteur, à l'instant to, on réalise une détermination de l'instant d'impact t 1 Cet instant d'impact doit être choisi de telle manière que la durée t 1 soit toujours supérieure au temps de vol de l'obus Tf jusqu'au point d'impact. Les données de cible fournies par le détecteur parviennent à l'entrée du calculateur de conduite de tir, dans un étage l servant à la transfoimuiondescocordonnées et ensuite aux calculateurs de la dérive de visée 2, pour le calcul de la vitesse et de accélération, etdansunétage 3 dans lequel un temps -de vol approché de l'obus Tfo est calculé à-partir des données de la cible. A un temps de vol approché suivant de l'obus Tfo est ajouté un intervalle de temps t cité possédant une valeur telle que la relation (Tfo +à ht) = Tf est satisfaite L'instant d'impact tl, obtenu à la sortie de l'étage 4, parvient dans le calculateur de dérive de visée 2, qui détermine conformément à la relation( 3), le vecteur du point d'impact r T (t 1). Dans l'étage 5, se trouve calculé à partir de là, l'angle du canon qui est retransmis, après une nouvelle transforma- tion de coordonnées, aux appareils de pointage de l'arme. Simultanément le temps de vol de l'obus Tf et le temps d'attente t sont déterminés dans les étages 6 et 8 à partir du vecteur du w point d'impact. Dans le cycle de calcul suivant, le temps de vol de l'obus Tf quiest obtenu à la sortie du calculateur 6 du temps de vol de l'obus, est utilisé comme valeur approchée pour une meilleure détermination de l'instant d'impact dans l'étage 7. Après inversion du commutateur S, le calculateur de dérive de visée 2 reçoit l'instant d'impact T 1 de la sortie de l'étage 7 On peut réduire l'intervalle de temps At à environ O,Ols. Sur la figure 4, on a représenté le mode de mise en oeuvre du procédé à temps d'attente, pour la détermination de points d'explorations d'une trajectoire TB de points d'impact. Aux instants t Mesure ( 1)' t Mesure ( 2)' t Mesure (i)' qui corres- pondent aux points a, b, c de la trajectoire de vol F de la cible, il se produit à des intervalles de par exemple 20 ms, une intro- duction des données de la cible dans le calculateur de dérive de visée L'instant du début du caleul de la dérive de visée est t Mesure ( 1) A partir de la première mesure de la cible à l'instant t Mesure ( 1) on détermine le premier point d'impact T 1 à l'instant t Impact ( 1) Le temps d'attente est choisi relativement important pour ce premier instant d'impact (Environ 0,05 à 0,5 s). Les lignes temporelles ZL passant par tous les instants d'impact sont représentées par des arcs de cercle concentriques autour du point a de la trajectoire au début du calcul de la dérive de visée Le premier instant d'impact t Impact ( 1) est conservé jusqu'à ce que le temps d'attente tw tombe au-dessous d'une valeur minimale déterminée (par exemple 0,05 S sur la figure 4 Sur la première ligne ZL, qui correspond aux instants d'impact t Impact ( 1) à t Impact(i)' se trouvent situés les points d'impact T 1 l Ti Bien que l'instant d'impact soit conservé, l'écart des points d'impact par rapport à la trajectoire de vol F varie pendant cet intervalle de temps de T 1 en passant par T 2 jusqu'à T par suite des données de mesure de la cible, qui varient une telle permanence (par exempleà lacadence de 20 ms). Ce n'est qu'après que le temps d'attente tw est tombé au-dessous de la durée minimale, que l'instant d'impact suivant t Tmpact (i+l) est établi à partir de t Impact (i) et d'une progression du temps (par exemple 0,02 s) Il en résulte des points d'exploration de la trajectoire TB de points d'impact, à des intervalles de temps de par exemple 0,02 s, ce qui fournit, pour une vitesse de la cible de 300 m/s des écarts de 6 m. Les écarts des points d'impact T 1 à Ti par rapport à la trajectoire de vol F caractérisent le processus transitoire lors du calcul de la dérive de visée A l'état permanent, la trajectoire des points d'impact est pratiquement identique à la trajectoire de vol de la cible. REVENDICATIONS 1 Dispositif de conduite de tir pour un système de défense anti-aerienne utilisant un calculateur numérique, auquel des détec Heurs envoient des données de position d'un objet volant, caractérisé par le fait que pour la détermination de la dérive de visée pour les armes de défense, la détermination d'un vecteur r T(tl) associé aux points d'impact s'effectue, à partir des données d'un objet volant fournies par les détecteurs, moyennant l'utilisation d'un instant d'impact (t 1) prédéterminé defaçon théorique et qui est la somme du temps de vol de l'obus (Tf) et d'un temps a'attente (tw ' 2 Disuesitif de conduite de tir suivant la revendicati 1, caractérisé par le Fait que, lors de la détection d'un objet volant par un deétect-eur, a un temps de vol approché de l'obus (To) , calculé à partir des données de la cible, se trouve ajouté un intervalle de temps st) d'une valeur telle que la somme du temps de vol je 1 'obu S (Tf) et de l'intervalle de temps (t) est égale ou supérieure au temps vol de el'obus (T) jusqu'aux points d'impact, et que le temps de vol de l'obus (Tf), le temps dl'attente (-t et 1 angle du canon sont déterminés après détermina tion du vecteur (r T (ti Y) associé aux points d'impact dans le T J, calculateur de la d(rive de visée, 3 Dispositif de conduite de tir suivant l'une des revendications O ou 2, ca- raetris par le fait que le temps de vol de l'obus (Tf) est utilisé dans le cycle de calcul suivant en tant que valeur approcrée pollur la détermination du point d'impact. 4 Dispositif de conduite de tir suivant l'une queleonq, des revendications I à 3 caractérisé par le fait qu'une simulation d'une trajectoire de points d'impact est réalisée d partir de points d'exploration. Dispositif de conduite de tir suivant une quelconque des revendications 1 à 4, earactérisé par le fait qu'une prédéter- mination est réalisde dans le système de commande de l'arme de manière à déterminer d'avance la position de consigne et l'instant auquel cette position doit être atteinte. 6 Dispositif de conduite de tir suivant une quelconque des revendications I à 5, caractérisé par le fait que le déclenche- ment du premier tir par un système de commande d'exécution est retardé du temps d'attente (tw) de manière que l'objet volant et l'obus se rencontrent W l'instant prdtermin de faon thorique. l'obus se rencontrent a 'L'instant prédéterminé de façon théorique.