Brevet FR2531202A1 — publié le 19840203

La présente invention concerne un système passif d'autoguidage pour engin, appelé autodirecteur. On connaît déjà des autodirecteurs à infrarouge. Leur précision est très grande et ils peuvent donc avan- tageusement guider un engin en fin de trajectoire, près du but Toutefois, leur portée est relativement réduite. On connaît également des autodirecteurs électromagné- tiques Si leur précision est moins bonne, leur portée est grande et ils peuvent avantageusement prendre en charge un engin à une grande distance du but et le guider à pro- ximité de celui-ci, Toutefois, leur encombrement n'autorise pas à les implanter sur un engin de faibles dimensions, ni donc à les combiner sur un tel engin à un aûtodirecteur à infrarouge. La présente invention vise donc à proposer un auto- directeur électromagnétique de faible encombrement. A cet effet, la présente invention concerne un système passif d'autoguidage électromagnétique pour engin, carac- térisé par le fait qu'il comporte au moins deux bases interférométriques comportant, chacune, deux petites antennes disposées sur la tête de l'engin à une faible distance l'une de l'autre. Ainsi, chaque base permet de fournir 19 information d'écart angulaire entre la direction du rayonnement reçu et son plan médiateur. Le rayonnement reçu peut, par exemple, provenir d'un radar, celui de la cible. Disposant donc de deux informations d'écart angulaire, des moyens de calcul et de traitement déterminent d'abord les angles de site et de gisement correspondants dans deux plans perpendiculaires, pour ensuite actionner les gouver- nes de l'engin et asservir sa trajectoire sur la cible O Bien entendu, lorsque le système ne comporte que deux bases, il est préférable que les plans médiateurs de ces deux bases interférométriques soient perpendiculaires entre eux. Dans la forme de réalisation préférée du système de l'invention, il est prévu trois bases interférométriques dont les plans médiateurs sont deux à deux inclinés de l'un sur l'autre. Dans ce cas, quelle que soit la polarisation du rayonnement reçu et quelle que soit la position en roulis de l'engin et de la cible, des ordres de guidage peuvent être élaborés dans un grand champ d'utilisation. Enfin, le système de l'invention, compte tenu de son faible encombrement, peut avantageusement être combiné à un autodirecteur infrarouge, pour former un autodirecteur bimode à fonctionnement séquentiel, l'autodirecteur électro- magnétique assurant la prise en charge à grande distance, jusqu'à proximité du but, pour être ensuite relayé par l'autodirecteur infrarouge, jusqu'au but. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation pré- férée du système de l'invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente une vue de profil de la tête de l'engin sur laquelle est monté le système de l'invention. la figure 2 représente schématiquement des aériens du système de la figure 1. la figure 3 représente schématiquement une illus- tration d'une base interférométrique, et la figure 4 représente le blocdiagramme d'un des récepteurs du système de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté la tête 1 d'un engin d'axe 3, dont la trajectoire doit être asservie sur une cible à atteindre qui émet notamment un rayonnement élec- tromagnétique, par exemple par son radar, ainsi que natu- rellement un rayonnement infrarouge. L'autodirecteur électromagnétique qui va être décrit est combiné à un autodirecteur infrarouge, connu par ail- leurs, disposé dans la pointe avant 2 de l'engin. Les deux autodirecteurs électromagnétique et infra- rouge, forment un autodirecteur bimode passif, fonctionnant séquentiellement, le premier d'abord, lors de la prise en -.3 charge de l'engin jusqu'à proximité de la cible, le deu- xième ensuite, jusqu'à la cible. Sur la paroi extérieure de la tête 1, très légèrement en arrière de la pointe 2, sont fixées sensiblement dans un même plan perpendiculaire à I'axe de l'engin, trois. paires de petites antennes réceptrices rapprochées 4, 4 '; , 5 '; 6, 6 ', dont une n'est pas visible sur la figure 1, constituant les trois a 6 riens de trois bases interf 6 romé- triques, identiques dans l'exemple considéré, de l'autodi- recteur électromagnétique de l'invention. Les plans médiateurs 7, 8, 9 de ces trois bases sont deux à deux inclinés de 1200 l'un sur l'autre. En référence à la figure 3, rappelons le principe d'une base interférométrique. Soient A et B les points d'implantation des deux an- tennes de la base, M le plan médiateur de la base, D la distance entre les deux antennes, P l'angle d'incidence du rayonnement électromagnétique de la cible reçu par les antennes, par rapport à son plan médiateur M, et > la longueur d'onde du rayonnement. Les deux signaux délivrés par les deux antennes de la base sont déphasés d'un angle ó fourni par la rela- tion: 2 = 2 t sin Connaissant ce déphasage, on en déduit donc l'angle d'incidence du rayonnement de la cible par la relation = arc sin -' 21 r D La connaissance de deux angles d'incidence et O 2 du même rayonnement, avec deux bases interférométriques, permettrait déjà, par un changement de coordonnées, de cal- culer le site et le gisement de l'engin Si les plans médiateurs de ces deux bases étaient déjà perpendiculaires entre eux, on éviterait le changement de coordonnées. Toutefois, un autodirecteur à deux bases laisserait une zone d'ombre, ou un masque Dans le cas de bases orthogo- nales, il faudrait quatre bases orthogonales deux à deux pour éliminer cette zone d'ombre Mais, avec trois bases espacées angulairement de 1200, on s'affranchit déjà de ce problème de masque En outre, avec un autodirecteur à quatre bases orthogonales deux à deux, on ne recueillerait aucune information sur l'une des deux paires de bases, en cas de réception d'un signal de polarisation croisée C'est la raison finalement pour laquelle on préfère un autodirecteur à trois bases espa- cées angulairement deux à deux de 1200 Quelle que soit la polarisation du rayonnement incident, et que l'engin tourne sur lui-même ou non, le système fournit les informations recherchées. On notera ici que, les deux antennes d'une même base étant rapprochées l'une de l'autre, c'est-à-dire que leur distance D étant faible, l'indétermination du déphasage A t est également faible. Disposant ainsi de trois informations de déphasage X 1 q 22 A_, délivrées par les trois bases à 120 les unes des autres, des moyens de calcul et de traitement, connus en soi, disposés dans l'engin déterminent le site et le gisement recherchés dans deux plans perpendiculaires, c'est-à-dire les ordres de guidage, qui sont ensuite ap- pliqués, de manière également connue en soi, au circuit de commande des gouvernes de l'engin, pour asservir sa trajectoire sur la cible. A toutes fins utiles, on rappelera encore la méthode permettant de transformer les trois informations angulai- res obtenues CV & 2 en ordres de guidage en site et gisement, F 1 et à partir de L' et î 2 ' par la relation sin& 2 + i sin 2 = sin 1 à partir de 1 et 3 par la relation sin sin - sin si & 4 2 sin 4 1 sin sn 3 à partir de & 2 et 3 par les relations sin = (sin e 2 + sin sin 1 4 (sin e 2 sin 3) o Les circuits de l Dautodirecteur magnétique vont main- tenant être décrits, en référence à la figure 4 qui concer- ne une des trois voies associées respectivement aux trois bases interférométriques, les deux autres étant identiques. Chaque voie comprend en fait un récepteur superhétéro- dyne recevant les signaux des-deux antennes de la base associée, par exemple 4, 4 't Ces signaux sont d'abord reçus dans des filtres de bande 40, 40 ', avant de subir respectivement des change- ments de fréquence différents dans des mélangeurs 41, 41 ', respectivement raccordés, par leurs premières entrées, aux sorties des filtres 40, 4 oo. Deux oscillateurs locaux 42, 421 sont à cet effet raccordés aux deuxièmes entrées des mélangeurs 41, 41 ', par l'intermédiaire d'isolateurs 43, 43 ' et de répartiteurs 44, 44 ' Les deux répartiteurs 44, 440 sont par ailleurs raccordés à un mélangeur 45, lui-même raccordé à un circuit de contrôle automatique de fréquence 46:, qui-est bouclé sur les deux oscillateurs 42, 42 ', afin de maintenir cons- tante la différence de leurs fréquences, égale, dans l'exem- ple considéré, à 70 M Hz. Les deux signaux à fréquences distinctes issus des mélangeurs 41, 41 t sont additionnés dans un additionneur 47, suivi d'un filtre de bande 48. Ainsi, les deux signaux issus des deux antennes de réception de la base, de fréquence comprise entre 5 et G Hz, arrivent, additionnés, à l'entrée du récepteur proprement dit, à une fréquence de l'ordre de 1,5 G Hz. A la sortie du filtre 48, sont connectés un premier amplificateur 49, suivi d'un détecteur 50, d'un filtre de bande 51, à la fréquence d'accord, et d'un deuxième ampli- ficateur 52. La sortie du deuxième amplificateur 52 est réintro- duite dans deux circuits de contrôle automatique de gain 53, 54 respectivement branchés entre le filtre 48 et l'am- plificateur 49, d'une part, et le filtre 51 et l'amplifi- cateur 52, d'autre part. A la sortie de l'amplificateur 52 on obtient un signal à la fréquence d'accord égale à la différence entre celles des deux oscillateurs 42, 42 ', et déphasé par rap- port au signal issu du mélangeur 45 de l'écart angulaire recherché. Le signal de sortie de l'amplificateur 52 et le signal sont de sortie du mélangeur 45 7 introduits dans un comparateur de phase 55, qui fournit donc un signal d'erreur représen- tatif de l'information d'écart angulaire ql? Ce signal est ensuite amplifié dans un amplificateur 56, avant d'être introduit, avec les deux autres signaux représentatifs des écarts h M 2, Agi, dans le calculateur des moyens de cal- cul et de traitement évoqués plus haut, qui élabore les angles 81, a 2, o 1 puis 6-4, et délivre, au circuit de com- mande des gouvernes de l'engin, les ordres de guidage en site et en gisement pour asservir la trajectoire de l'engin sur la cible. Le récepteur décrit ci-dessus est un récepteur à large bande qui peut recevoir et traiter un signal de modulation quelconque. Conformément à l'invention, on peut donc implanter sur un engin des faibles dimensions un autodirecteur bimode à fonctionnement séquentiel, avec un autodirecteur magnétique, pour la prise en charge de l'engin jusqu'à environ 1 ou 2 km de la cible, et un autodirecteur infra- rouge, plus précis, relayant ensuite, et de manière toujours classique, l'autodirecteur magnétique jusqu'a la cible, les aériens de l'autodirecteur magnétique étant de préférence, comme dans l'exemple représenté et illus- tré, disposés juste derrière la pointe infrarouge. REVENDICATIONS i Système passif d'autoguidage électromagnétique pour engins caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux bases interférométriques ( 4, 4 '; 5,5 ') compor- tant, chacune, deux petites antennes disposées sur l'engin ( 1) à une faible distance l'une de l'autre. 2 Système selon la revendication 1, dans lequel les plans médiateurs des bases sont perpendiculaires entre eux. 3 Système selon la revendication 1, dans lequel il est prévu trois bases interférométriques ( 4, 4 '; 5, 5 '; 6, 6 ') dont les plans médiateurs ( 7, 8, 9) sont deux à deux inclinés de 1200 l'un sur l'autre. 4 Système selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les signaux délivrés par les bases sont reçus dans des recepteurs à large bande ( 40 56). Système passif d'autoguidage pour engin, carac- térisé par le fait qu'il comporte un autodirecteur bimode à fonctionnement séquentiel, comprenant, en combinaison, un système magnétique selon l'une des revendications 1 à 4 et un système d'autoguidage infrarouge classique ( 2). 6 Système selon la revendication 5, dans lequel le système infrarouge est disposé dans la pointe avant ( 2) de l'engin et les antennes ( 4 6) du système électroma- gnétique sont disposées sur la tête de l'engin, très légè- rement en arrière de la pointe ( 2).