Brevet FR2531231A1 — publié le 19840203

La présente invention concerne un procéd" de guidage passif pour engin, notamment en vue de l'interception par l'engin d'une cible évoluant à basse altitude, en particulier au-dessus de la mer. On sait que le guidage infra-rouge d'un engin sur une cible peut s'effectuer avec une excellente précision. Toutefois, celle-ci n'est atteinte qu'à proximité de la cible, la portée des autodirecteurs infrarouge ne dépas- sant pas quelques kilomètres. On est donc ainsi conduit à assurer la prise en charge d'un engin à une grande distance de la cible par un guidage électromagnétique. Or, le guidage électromagnétique passif d'un engin à basse altitude, dont la trajectoire doit être asservie sur une cible évoluant donc aussi à basse altitude, est rendu très difficile en raison du fait que les procédés de guidage actuellement exploités fournissent des données de guidage en site d'autant plus erronées que la distance entre l'engin et la cible diminue. Cela tient au fait que le système de guidage de l'en- gin reçoit non seulement le rayonnement directement émis par la cible mais également un rayonnement réfléchi sur-la surface de la mer et semblant provenir de l'image optique de la cible par rapport à cette surface, Lorsqu'il s'agit d'une cible évoluant à basse ou très basse altitude, très près de la surface de la mer, il est très difficile de dis- criminer les deux rayonnements, si bien que l'engin est alors guidé non pas sur la cible elle-mtnme, mais sur une cible apparente située à l'intersection de la verticale de la cible avec la surface de la mer, c'est-à-dire la projec- tion de la cible sur cette surface. La présente invention vise à pallier cet inconvénient. Ainsi, la présente invention concerne un procédé de guidage passif pour engin, notamment en vue de l'intercep- tion par l'engin d'une cible évoluant à basse altitude en particulier audessus de la mer, dans lequel, sur au moins une partie de sa trajectoire, l'engin est guidé par un guidage électromagnétique passif, caractérisé par le fait que sur ladite partie de sa trajectoire, l'engin est guidé en maintenant constant l'écart angulaite entre son vecteur vitesse et la droite passant par l'engin et la projection de la cible sur la sphère terrestre. Dans la mise en oeuvre préférée du procédé de ltin- vention, l'écart angulaire en question est bien entendu maintenu constant en site. La Demanderesse a effectivement constaté qu'en main- tenant constant cet écart angulaire, la trajectoire de l'engin était d'abord ascendante, qu'elle s'incurvait ensuite, pour redescendre enfin, bref que cette trajectoire était sensiblement elliptique et permettait à l'engin de s'approcher de la cible jusqu'à une distance appropriée. Avantageusement, l'écart angulaire en site est majn- preference sensiblement égal à 1 . tenu constant dans une plage s'étendant de 0,5 à 5 , et de/ L'intérêt du procédé de l'invention est surtout mani- feste quand il est mis en oeuvre pour la prise en charge de l'engin'depuis le départ jusqu'à proximité de la cible et qu'un guidage infrarouge, plus précis, prenne ensuite le relais du guidage électromagnétique de l'invention, jusqu'à la cible, l'engin étant ainsi guidé sur l'ensemble de sa trajectoire selon un procédé bimode. Dans ce cas, il est intéressant de mettre en oeuvre le procédé de guidage interférométrique du système faisant l'objet de la demande de brevet français parallèle de la Demanderesse, déposé sous le numéro 82 13 108 surtout s'il s'agit d'engins de petites dimensions Le système infrarouge et le système électromagnétique, fonctionnant séquentiellement, peuvent alors être implantés sur la tête d'un engin de petites dimensions, grâce au' faible encombre- ment des aériens des bases interférométriques. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip- tion suivante d'une forme de réalisation préférée de l'en- gin à guider selon le procédé de l'invention ainsi que de la mise en oeuvre préférée de ce procédé, en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente une vue de profil de la tête de l'engin à guider selon le procédé de l'invention. la figure 2 représente schématiquement les aériens de ltautodirecteur électromagnétique de l'engin de la fig 1. la figure 3 représente schématiquement une illus- tration des rayonnements reçus par les aériens de l'engin de la fig 1, et la figure 4 représente le bloc-diagramme d'un des récepteurs du système de guidage de l'engin de la fig 1. Sur la figure 1, on a représenté la tête 1 d'un engin d'axe 3, dont la trajectoire doit 8 tre asservie sur une cible à atteindre qui émet notamment un rayonnement élec- tromagnétique, par exemple par son radar, ainsi que na- turellement un rayonnement infrarouge. L'autodirecteur électromagnétique qui va être décrit est combiné à un autodirecteur infrarouge, connu par ailleurs, disposé dans la pointe avant 2 de l'engin. Les deux autodiracteurs, électromagnétique et infra- rouge, forment un autodirecteur bimode passif, fonction- nant séquentiellement, le premier d'abord, lors de la prise en charge de l'engin jusqu'à proximité de la cible, -le deuxième ensuite, jusqu'à la cible, Sur la paroi extérieure de Ja t Ute 19 très légèrement en arrière de la pointe 2, sont fixées sensiblement dans un même plan axial, trois paires de petites antennes ré- ceptrices rapprochées ( 49 41, 5, 5 '; 6, 62), dont une n'est pas visible sur la figure 1, constituant les trois aériens de trois bases interférométriques, identiques dans l'exemple considéréS, de l'autodirecteur électromagnétique. Les plans médiateurs 7, 8, 9 de ces trois bases sont deux à deux inclinés de 120 l'un sur l'autre. étant l'angle d'incidence du rayonnement électro- magnétique reçu par les antennes d'une base, D la distance entre les deux antennes,, la longueur du rayonnement, le déphasage-oq entre les deux signaux délivrés par les deux antennes de la base en question est fourni par la relation: q= 2 si Connaissant ce déphasage, on en déduit donc l'angle d'incidence du rayonnement reçu par la base, par la relation: = arc sin 2 D Disposant de trois bases interférométriques, on peut donc disposer de trois déphasages 1 ' a 2, AC? 3, à par- tir desquelles, après calcul dans des moyens de calcul connus en soi, on peut élaborer, dans un grand champ d'uti- lisation, des informations de site et de gisement dans deux plans perpendiculaires. Avant d'aborder plus précisément le procédé de guidage électromagnétique passif de l'invention, décrivons les circuits de traitement des signaux reçus par les aériens des bases interférométriques et permettant d'obtenir les déphasages en question, en référence à la figure 4 qui concerne une des trois voies associées respectivement aux trois bases interférométriques, les deux autres étant identiques. Chaque voie comprend en fait un récepteur superhété- rodyne à large bande recevant les signaux des deux antennes de la base associée, par exemple 4, 4 t. Les 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, 40 '. Deux oscillateurs locaux 42, 42 ' sont à cet effet rac- cordés aux deuxièmes entrées des mélangeurs 41, 41 ', par l'intermédiaire d'isolateurs 43, 43 ' et de répartiteurs 44, 44 ' Les deux répartiteurs 44, 44 ' 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 constante la différence de leurs fréquences, égale, dans l'exemple 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 rapport au signal issu du mélangeur 45 de l'écart angulaire L 1 re- cherché. Le signal de sortie de l'amplificateur 52 et le signal de sortie du mélangeur sont introduits dans un comparateur de phase 55, qui fournit donc un signal d'erreur représen- tatif de l'information d'écart angulaire q I Ce système est ensuite amplifié dans un amplificateur 56, avant d'être introduit, avec les deux autres signaux représentatifs des écarts â 62, èq 3, dans les moyens de calcul évoqués plus - haut et qui fournissent les angles de site et de gisement recherchés. Les trois bases interférométriques permettent donc d'obtenir le site d'une source électromagnétique réelle ou apparente par rapport à une référence liée à l'engin et donc par rapport à son vecteur vitesse. En référence à la figure 3, on a représenté par S la surface de la sphère terrestre, en l'occurrence la sur- face de la mer, en E la position de l'engin à guider x _. par guidage électromagnétique et par V son vecteur vitesse à un instant donné, en C la position de la cible et en C' la position de son image par rapport à la surface S au même instant les aériens de l'autodirecteur électromagné- tique passif reçoivent donc un rayonnement direct R et un rayonnement réfléchi R' semblant provenir de CI La cible E étant à très basse altitude, lesodeux rayonnements R et R' sont très proches l'un de l'autre, contrairement à leur représentation sur la figure qui a été adoptée pour des raisons de clarté, si bien que les aériens per- çoivent un rayonnement R" semblant provenir de l'inter- section C" de la verticale de la cible C avec la surface S, autrement dit de la projection de la cible C sur la sur- face S. L'angle a, entre le rayonnement R" et le vecteur vitesse V de l'engin est donc déterminé à l'aide des bases interférométriques et des moyens de calcul du système de guidage. Cet angle a est comparé dans un comparateur classique à un angle, dit de correction, déterminé au moment du départ de l'engin et introduit dans le système En fonc- tion de l'erreur enregistrée, et par l'intermédiaire d'une boucle d'asservissement,également classique et du disposi- tif de commande-des gouvernes de l'engin, on corrige, aussi de manière connue, la trajectoire de l'engin pour que cet angle reste constant, en l'occurrence égal à 1 , jusqu'à une certaine distance de la cible, o , de manière toujours connue, I'autodirecteur infrarouge prend le relais de l'autodirecteur électromagnétique pour le guidage de l'engin. Sur la partie de sa trajectoire, o 1 l est guidé ainsi par guidage électromagnétique, cette trajectoire est sen- siblement elliptique, c'est-à-dire qu'elle commence par- être-ascendante, qu'elle s'incurve ensuite et qu'elle redescend après. I 1 est clair que si le procédé décrit ci-dessus trouve sa meilleure application pour le-guidage de petits engins à guider sur une cible évoluant à très basse alti- tude au-dessus de l'eau, l'invention s'applique également au guidage à plus haute altitude, au-dessus du sol, d'engins de dimensions plus conventionnelles. REVENDICATIONS i Procédé de guidage passif pour engin à guider sur une cible, dans lequel, sur au moins une partie de sa trajectoire, l'engin est guidé par un guidage électro- magnétique passif, caractérisé par le fait que sur ladite partie de sa trajectoire, l'engin est guidé en maintenant constant l'écart angulaire (a) entre son vecteur vitesse (V) et la droite (R") passant par l'engin (E) et la pro- jection (C") de Ja cible (C) sur la sphère terrestre (S). 2 Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'écart angulaire (a) est maintenu constant en site. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel l'écart angulaire (a) est maintenu dans une plage s'étendant de 0,5 à 50. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le guidage électromagnétique de l'engin s'ef- fectue jusqu'à proximité de la cible, l'engin étant ensuite guidé jusqu'à la cible par un guidage infrarouge. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le guidage électromagnétique de l'engin est un guidage inter- férométrique.