Brevet FR2512199A1 — publié le 19830304

la présente invention concerne les dispositifs indicateurs d'assiette (c'est à dire d'attitude) pour aéronefs, pro- jectiles, ou autres engins mobiles aériens, et spécialement mais non exclusivement les dispositifs de ce genre utilisés sur les engins mobiles sans pilote soumis à des essais en vol Un procédé répandu pour la détermination de l'assiette d'un engin mobile aérien comporte l'analyse des enregistre- ments de cinéthéodolithes et de caméras cinématographiques à cadence rapide Ce procédé entratne un travail de lec- tures et de recoupements important et coeteux En particulier, il est difficile d'arriver à mesurer avec précision le roulis d'un engin mobile aérien à l'aide des procédés utilisant un cinéthéodolithe On a eu recours à des figures de contraste, apposées sur l'engin, pour faci- liter l'application de ces procédés, mais la mesure précise du roulis, surtout aux distances supérieures à 1 km, est insuffisamment précise dans de nombreux cas La présente invention a pour but de réaliser un dispositif de bord, indicateur d'assiette (ou attitude), permettant, dans des conditions d'horizon suffisamment dégagé, une meilleure estimation du mouvement de l'engin mobile, qu'a- vec le procédé mentionné ci-dessus le dispositif indicateur d'assiette (ou attitude), basé sur l'observation de la ligne d'horizon, pour engin mobile aé- rien, selon la présente invention, comporte: deux organes optiques orientés dans des directions opposées, montés sur l'engin mobile pour observer la ligne d'horizon; et un détecteur photoélectrique; lesdits organes optiques étant appropriés à concentrer une image de la ligne d'horizon sur ledit détecteur photoélectrique, ou à explorer une i- mage de la ligne d'horizon par l'intermédiaire dudit détec- teur photoélectrique; les signaux de sortie du détecteur photoélectrique indiquant le roulis de l'engin mobile Selon un premier aspect de l'invention, le détecteur photo- électrique comporte deux rangées de photodétecteurs asso- ciés chacun à l'un des organes optiques appropriés à con- centrer l'image de la ligne d'horizon sur la rangée de photodétecteurs associés, et un lecteur des signaux de sor- tie desdites rangées de photodétecteurs correspondant à des marques lumineuses apposées sur lesdites rangées de détecteurs et indiquant l'assiette de l'engin mobile Selon un second aspect de l'invention, le dispositif photo- détecteur pourra comporter deux photodétecteurs associés chacun à l'un des organes optiques appropriés à explorer l'image de la ligne d'horizon par l'intermédiaire de son photodétecteur associé les dispositifs selon l'invention pourront comporter en outre un détecteur à coïncidence connecté de façon à rece- voir les signaux provenant du lecteur du détecteur photo- électrique pour indiquer si les ondes desdits signaux ont des formes rectangulaires et/og un circuit établissant la moyenne des signaux du lecteur pour donner la valeur moy- enne du roulis de l'engin mobile; le dispositif selon l'in- vention pourra également comporter, au lieu ou en plus de ces deux accessoires, un circuit indiquant le cas o l'onde d'un seul desdits signaux aura une forme rectangulaire L'invention est décrite ci-après en détail en se référant à quelques exemples préférés, non limitatifs, de réalisa- tion représentés sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue de coté d'un dispositif indica- teur d'assiette, incorporé à un engin mobile aérien; la figure 2 est un schéma de montage du dispositif indi- cateur d'assiette de la figure 1; la figure 3 montre les formes d'ondes, rectifiées, de si- gnaux video indiquant diverses positions de roulis de l'engin mobile; = - la figure 4 est une représentation schématique d'un autre dispositif indicateur d'assiette selon l'invention; et la figure 5 est un graphique représentant la variation, en fonction du temps, du signal de sortie des détecteurs photoélectriques du dispositif de la figure 4 dans le cas d'un engin se déplaçant au dessus de la mer La figure 1 est une coupe d'un engin mobile aérien 3 com- portant deux lentilles 1 et 2 montées dans des ouvertures ménagées dans les c 8 tés opposés du corps de l'engin 3 Les lentilles 1 et 2 concentrent les images de scènes éloi- gnées sur des rangées, respectivement 4 et 7, de diodes photoélectriques, comme l'indiquent les traits interrompus de la figure 1,-pour engendrer des signaux video correspon- dants Dans les conditions satisfaisantes dans lesquelles le con- traste entre le sol et le ciel produit un horizon bien net, l'image de l'horizon peut être concentrée sur les rangées de diodes photoélectriques L'exploration du signal de sortie d'une extrémité à l'autre des rangées engendre un signal dont l'onde présente une phase rectangulaire unique Chacune des rangées 4 et 7 comporte des alignements de di- odes formant un ensemble rectiligne de 128 diodes, et est associée à des unités d'exploration, respectivement 5 et 6 Ces unités d'exploration sont entraînées par un circuit 8, représenté à la figure 2, donnant des indications relatives à l'assiette (ou attitude) de l'engin et des signaux de fiabilité symbolisée par les fanions A et B de la figure 1. Le signal de sortie de chaque unité d'exploration est un signal video dont la figure 3 montre quelques exemples de ses formes d'onde Dans le circuit 8 de la figure 2, les signaux video prove- nant des unités 5 et 6 sont introduits dans ce circuit 8 par des conditionneurs de signaux, respectivement 12 et 14, pour commander le fonctionnement des portes 19 et 20, res- pectivement -Des impulsions d'horloge provenant d'une uni- té pilote 9 sont transmises, par la porte 19, à un compteur 21 jusqu'à perception d'un gradin dans le signal video pro- venant du conditionneur 12, moment auquel la porte 19 se ferme De m 8 me, le compteur 22 compte les impulsions re- çues par la porte 20, commandée par le signal du condition- neur 14 le décompte effectué par les compteurs est donc fonction de l'image de l'horizon sur la rangée correspon- dante de diodes photoélectriques Une impulsion de fin d'exploration, engendrée par l'unité pilote 9, ramène à zéro les compteurs 21 et 22 Un circuit de moyenne 23 fait la moyenne des signaux décomptés provenant des compteurs 21 et 22 et donne un signal de sortie indiquant la moyenne établie Un signal, indiqué par la mention "pavillon B" sur la figure 2, représentant la détection de l'horizon par une seule des rangées de diodes, est émis lorsque le circuit de moyenne est mis hors service par un signal pro- venant d'un circuit rétenteur 24 Ce circuit rétenteur 24 reçoit des signaux des conditionneurs 12 et 14 et engendre le signal de rétention destiné au circuit de moyenne 23 chaque fois qu'un gradin est détecté sur la ligne d'horizon d'un seul des signaux video des conditionneurs 12 ou 14 Un détecteur de coïncidence 13 reçoit les signaux des con- ditionneure 12 et 14 et engendre un signal de sortie, re- présenté par la mention "position A" de la figure 2, lors- que des gradins coïncidents sont détectés sur la ligne d'horizon, et, simultanément, un signal inhibiteur fermant les portes 19 et 20 Les impulsions d'horloge de l'unité pilote 9 parviennent, par une-porte 10, à un compteur 11 jusqu'à détection d'un gradin dans le signal du détecteur de coïncidence 13, moment auquel la porte 10 se ferme Le décompte effectué par le compteur 11 est donc une fonc- tion des images coïncidentes de l'horizon sur les rangées de diodes Le compteur 11 est remis à zéro par l'impulsion de fin d'exploration de l'unité pilote 9 La figure 3 montre trois groupes d'ondes de signaux de sor- tie des rangées de diodes photoélectriques au cours d'une exploration unique "T" dans le cas de deux rangées de dio- des A et B correspondant aux rangées 4 et 6 de la figure 1 Ces trois groupes montrent tous une détection colncidente de l'horizon aux points "h" Le groupe supérieur indique que l'assiette de l'engin est normale, le groupe intermé- diaire que l'engin a exécuté un mouvement de roulis dans le sens des aiguilles de montre à partir de l'assiette nor- male, et le groupe inférieur qu'il a effectué un mouvement de roulis dans le sens inverse des aiguilles de montre à partir de l'assiette normale La figure 4 montre un autre mode de réalisation du disposi- tif selon l'invention Ce dispositif comporte un disque explorateur rotatif 25 présentant quatorze Surfaces planes réfléchissantes, monté sur un arbre 36 entrainé par un mo- teur électrique 32 de façon à tourner sur un axe B-B incli-. né de 302 sur l'axe de roulis A-A d'un engin mobile aérien (non représenté) L'extrémité de l'arbre 36 éloignée du moteur 32 porte un disque optiquement codé 36 auquel est associée une tête de lecture 34 dont la sortie suit une ligne 35 indiquant la position angulaire de l'arbre 36 Le disque rotatif 25 explore les images de zones éloignées produites par les lentilles 26 et 27 sur des diodes photo- électriques 28 et 29, respectivement Les signaux de sor- tie des diodes 28 et 29 sont transmis, par des conducteurs et 31, à un circuit de traitement de signaux (non repré- senté) semblable à celui de la figure 2, donnant les valeurs moyennes de l'inclinaison du roulis, et comportant un sys- tème détecteur de coïncidence des lignes d'horizon, comme celui décrit dans le premier mode de réalisation de l'in- vention La figure 5 représente une courbe du signal de sortie " O " des détecteurs photoélectriques 28 et 29 du dispositif de la figure 4 lorsque l'engin survole une grande étendue d'eau (la mer, par exemple) La courbe représente un cycle d'exploration de t à t 2 d Le signal de sortie de t à t 1 correspond à la lumière réfléchie par la surface d'une mer peu agitée tandis que le signal de sortie de t à t 2 repré- sente la lumière du ciel Le filtrage du signal provenant de la mer et le circuit conformateur d'impulsions produisent un signal de sortie, représenté par la ligne en points et traits "p", correspondant au signal de sortie " O " des dé- tecteurs REVENDICATIONS 1 Dispositif indicateur de l'assiette, ou attitude, prise par un engin mobile aérien, par observation de la ligne d'horizon, comport Lnt deux organes optiques ( 1, 2 ou 26, 27) orientés dans des directions opposées, montés sur ledit engin mobile pour observer la ligne d'horizon, et un détecteur photoélectrique ( 4, 7 ou 28, 29), caracté- risé en ce que lesdits organes optiques ( 1, 2 ou 26, 27) sont appropriés à concentrer une image de la ligne d'ho- rizon sur ledit détecteur photoélectrique ( 4, 7 ou 28, 29) ou à explorer une image de la ligne d'horizon par ledit détecteur photoélectrique ( 4, 7 ou 28, 29), et en ce que les signaux de sortie dudit détecteur photoélec- trique ( 4, 7 ou 28, 29) indiquent l'assiette, ou atti- tude, de l'engin mobile au cours de ses mouvements de roulis 2 Dispositif indicateur d'assiette, par observation de la ligne d'horizon, selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur photoélectrique comporte deux ran- gées rectilignes de photodétecteurs ( 4, 7), chaque organe optique ( 1, 2) étant approprié à concentrer une image de la ligne d'horizon sur l'une des rangées associées de photodétecteurs ( 4, 7), et un lecteur de signaux de sor- tie ( 5, 6) des rangées de photodétecteurs correspondant à des marques lumineuses apposées sur lesdites rangées de photodétecteurs et indiquant l'assiette, ou attitude, de l'engin mobile au cours de ses mouvements de roulis 3 Dispositif indicateur d'assiette, par observation de la ligne d'horizon, selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur photoélectrique peut comporter deux photodétecteurs ( 28, 29), chaque organe optique ( 26, 27) étant approprié à explorer une image de la ligne d'horizon par son photodétecteur associé ( 28, 29) 4 Dispositif indicateur d'assiette par observation de la ligne d'horizon selon la Revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un détecteur de coincidence ( 13) connecté de façon à recevoir les signaux du lecteur ( 5, 6) pour indiquer si lesdits signaux ont la forme d'ondes rectangulaires essentiellement coïncidentes Dispositif indicateur d'assiette par observation de la ligne d'horizon selon la Revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un détecteur de coïncidence ( 13) connecté de façon à recevoir les signaux du détecteur photoélectrique ( 28, 29) pour indiquer si lesdits signaux ont la forme d'ondes rectangulaires essentiellement coïncidentes 6 Dispositif indicateur d'assiette par observation de la ligne d'horizon selon une quelconque des Revendications 2 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit de moyenne ( 23) établissant la moyenne des signaux du lecteur ( 5, 6) pour donner la valeur moyenne du roulis de l'engin mobile 7 Dispositif indicateur d'assiette par observation de la ligne d'horizon selon une quelconque des Revendications 3 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit de moyenne ( 23) établissant la moyenne des signaux des photodétecteurs ( 28, 29) pour donner la valeur moyenne du roulis de - l'engin mobile.