Brevet FR2545597A1 — publié le 19841109

L'invention concerne un dispositif de conduite de tir, notamment pour un système mobile de défense anti-aérienne, comportant des détecteurs permettant la détection et la poursuite de la cible et des dispositifs d'asservissement pour les détecteur et les armes, l'asservissement des armess'effectuant en tenant compte de la valeur de la dérive de visée, et dans lequel la poursuite de la cible, l'asservissement des détecteurs et des armes et le calcul de la dérive de visée sont assistés par des calculateurs respectifs. Pour réaliser la conduite du tir d'un système de défense anti-aérienne, il est connu de rassembler un radar de recherche, un dispositif optique et un radar de poursuite (radar de conduite de tir) ainsi qu'un calculateur pour la détection et la poursuite de la cible (Flugwehr und - technik, Vol 10 et 11, 1957). Le traitement des signaux des détecteurs pour le guidage, la poursuite de cible et l'alignement des armes s'effectue dans un calculateur qui doit exécuter simultanément plusieurs fonctions, par exemple la transformation des coordonnée mesurées de la cible et le calcul de l'angle de viséecompte tenu de la ballistique de l'obus Pour pouvoir exécuter toutes les fonctions d'un dispositif de conduite de tir, le calculateur prend une importance particulière Outre un calculateur principal réalisé par exemple sous la forme d'un calculateur analogique, qui exploite les données de la cible, calcule la vitesse de la cible et le temps de vol de l'obus et détermine l'angle de tir de l'arme et les grandeurs en retour pour le système d'entrainem E en direction du radar depoursuit de cible, on dispose, dans le cas de la défaillance du calculateur principal, d'un calculateur de secours qui peut exécuter un calcul approché de la dérive de visée Un tel calculateur principal conçu en tant que calculateu: central doit assurer, outre les pures fonctions de calcul, également le réglage d'asservissement des détecteurs et des armes Le réseau complexe d'interconnexions du calculateur avec pratiquement tous les composants du système d'un dispositif de conduite de tir représente un inconvénient du point de vue de la possibilité de modification, de la commodité de l'entretie et de la fiabilité de l'ensemble du dispositif En outre, en raison de la technologie utilisée, les calculateurs analogiques sont limités dans leur précision. 254559 ? Le développement continu rapide des avions et des hélicoptères impose également une adaptation de la défens 7 e anti- aérienne aux menaces accrues Une adaptation, du point de vue de la technique des circuits, des dispositifs de conduite de tir a ces exigences accrues est également possiblepour les raisons décrites plus haut, moyennant des modifications importantes et onéreuses = La présente invention a pour but d'améliorer la fiabilité et les possibilités d'entretien d'un dispositif de conduite de tir du type indiqué plus haut, tout en accroissant sa précision en particulier dans le cas de vols en accélération, et d'obtenir une grande souplesse du point de vue de l'adaptation à des exigences nouvelles comme par exempleàl'utilisationi de nouveaux types de munitions, à l'introduction de nouveaux: types de fonctionnement, à l'adaptation à de nouveaux danf'gers- présentés par les contre-mesures électroniques Conformément à l'invention ce problème est résolu grâce au fait-,que pusieurs calculateurs numériquesindépendants d'asservissement, qui sont chacun associés à un détecteur respectif ou à une combinaison de détecteursainsi qu'autsystèmesde commande des armes en vue de leur asservissement (asservissement autonome), sont reliés à au moins un calculateur de la dérive de visée et éventuellement à un calculateur de la position spatiale de la cible, et peuvent être coordonnés-au moyen d'un calculateur de type de fonctionnement pour la commande du type de fonctionnement en ce qui concerne la combinaison de signaux d'entrée à des signaux de commande, l'association des différentes fonctions en rapport avec le type de fonctionnement sélectionné ainsi que la liaison des parties correspondantes de l'installation. Un dispositif de conduite de tirainsi conçu est d'un ordonnancement clair par suite de la séparation conséquente des fonctions et possède un faible ensemble d'interconnexions et de ce fait peut être programmé moyennant une dépense réduite et, dans le cas d'exigences de modifications, peut être aisément reprogrammé Ainsi par exemple la fonction de ballistique peut être modifiée aisément en vue d'une adaptation au comportement ballistique d'un nouveau type d'obus Dans le cas de l'utilisation de nouveaux détecteurs pour la poursuite passive de cibles, - on peut de même modifier la commande de type de fonctionnement de manière simple Un simple changement des détecteurs munis du calculateur autonome d'asservissement associé,par d'autres éléments est possible grâce à une interface normalisée (par exemple système de lignes bus) Un autre avantage réside dans le fait que la commande autonome de plusieurs détecteurs permet une poursuite de cibl E multiples, qui est la condition préalable pour une réduction de temps de réaction lors de la lutte contre plusieurs cibles attaquant simultanément ou selon une séquence rapide. Conformément à une forme de réalisation avantageuse de l'invention,les calculateurs du type de fonctionnement combinent logiquement et correctement dans le temps, par l'intermédiaire d'un bus de commande, tous les composants du circuit du dispositif de conduite de tir en fonction du type de fonctionnement choisi, le calculateur associé auxdétecteunset aux armes étant raccordé par l'intermédiaire d'un bus à au moins un calculateur de la dérive de visée. En outre l'utilisation de programmes d'entretien permet d'assister le diagnostic et la détection de défautsou de pannesau moyen du fonctionnement autonome dans le cas de travaux d'entretien. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés une forme de réalisation du dispositif conformément à l'invention. La figure 1 représente un schéma-bloc d'un dispositif de conduite de tir pour un char possédant un canon de défense anti-aérienne. La figure 2 représenteun schéma-bloc d'une installa- tion de calculs de conduite de tir. La figure 3 montre des détails d'un calculateur d'asser vissement. La figure 4 représente le principe d'un calculateur particulier de conduite de tir. Les fonctions des-différents modules, affectés de références, du dispositif de conduite de tir représenté sur la figure 1 sont décrites dans le tableau donné ci-après. On utilise les références suivantes Azimut de la cible O FONCTION Radar de recherche 1 Identification ami- ennemi IFF 2 détection de cibles en vol représentation de la position spatiale sur l'écran du radar de recherche (PPI) mesure redondante de la distance de la cible et délivrance de cette distance par l'intermédiaire de ANR 1 (radar de recherche) à ANR 2 (radar de poursuite) et ANR 4, 5 (périscopes) Distinction ami/ennemi dans la représen- tation sur l'écran du radar de recherche (PPI) Arrêt du tir dans le cas de cibles amies dans l'état de poursuite Radar de poursuite 3 Poursuite de la cible (détecteur) Délivrance des données de la cible par l'intermédiaire de ANR 3 (radar de poursuite) au calculateur 7 de dérive de visée (x, y, z, v, v) Laser 4 a Mesure redondante, sûrecontre les parasites, de la distance de la cible Délivrance de la distance de la cible par l'intermédiaire de ANR 2 (laser) au ANR 3 (radar de poursuite) et au ANR 4,5 (périscope 3) C' i n, i N 4-v C d Ac Frn Armh;n -a:n N rnnar;^Y t-7 nn A ULO u X a ' t>t C Oey jit Jl JL a Ltl J'LJL O&d t Jf JJ. de fonctionnement fonctionnement, des modules de conduite de tir. Combinaison logique des signaux d'entrée pour former des signaux de commande commande de cycles temporels MODULE , MODULE FONCTION Périseopes 6 guidage optique et poursuite de cible (détecteur) délivrance des données de la cible par l'intermédiaire de ANR 4 ou 5 au calculateur de dérive de visée (z, y, z v, v) moyennant l'utilisation des infor mations de distance du radar de rechercl ou du radar de poursuite ou du laser. Calculateur 7 de la calcul de l'angle de tir et, à partir dérive de visée de là, des angles de direction pour la tourelle et l'arme 8 pour la commande d radar ANR 6 (arme) L'exécution de la fonction dans le type de fonction- nement radar est le suivant: le radar de recherche panoramique et de surveillance 1 explore l'espace par exemple une fois par seconde les cibles détectées sont représentées sur ltécran P Pl associé,en azimut et en distance. Il n'y a pas de représentation en élévation L'opéra- teur décide, en se référant à l'écranquelle cible doit être com- battue, et positionne une marque de désignation de cible sur la cible Au moyen d'un ordre de commande de guidage, la position de cible désignéeest transmise au radar de poursuite 3 Par l'inte médiaire de calculateur d'asservissement autonome ANR 3 (radar de poursuite), l'angle azimutal de la cible sélectionnée est transmis à l'appareil de pointage 4 du radar de poursuite 3, et le support de l'antenne, et sa distance est transmise au radar de poursuite Le radar de poursuite détermine l'angle d'élévatior encore manquant au moyen d'un déplacement de recherc 1 e d'élévatior de l'antenne L'antenne s'arrête dès que la cible transmise estdf couverte par le radar de poursuite Ensuite le radar de poursuite suit automatiquement la cible suivant les trois coordonnées: azimut, élévation et distance, et iretransmet de façon continue la position mesurée de la cible, la vitesse v mesuréeetl'accéléri tion * mesurée au calculateur 7 de dérive de visée Le caleulat détermine l'angle de tir, et à partir de là, l'angle de pointage pour la tourelle et l'arme 8, en tenant compte des conditions et influences du jour (informations supplémentaires 9), telles que la vitesse initiale de l'obus, la pression de l'air, la température, la vitesse et la direction du vent. Sur la figure 2, on a représenté une installation numérique de calcul, qui englobe le calculateur 7 de la dérive de visée, les calculateurs autonomes d'asservissement ANR 1 à 6, le calculateur de type de fonctionnement 5 etle calculateur FLR de la position spatiale de l'ennemi Il ressort de cette vue d'ensemble que les calculateurs d'asservissement ANR sont associés de façon fonctionnelle aux différents détecteurs: radar de recherche (distance), laser (distance), radar de poursuite, et aux deux périscopes K, R ainsi qu'à l'arme 8,etqueleur asservissement est pris en charge de façon autonome par l'inter- médiaire de mécanismes d'entraînement pour le pointage RA (Radar de poursuite, périscopes, arme) Tous les calculateurs d'asservissement ANR 1 à 6 sont reliés par l'intermédiaire du calculateur 5 du type de fonctionnement et en partie également directement au calculateur 7 de dérive de visée Le calculateur 5 du type de fonctionnement, qui peut être programmé librement, commande la combinaison logique et correcte dans le temps de' tous les composants du système. En se référant à la figure 3, on va expliciter le principe d'un calculateur d'asservissement sur l'exemple d'un appareil de radar de poursuite de cible A partir des informations du radar 11 et de la position de l'appareil de pointage 12, on détermine la position de la cible sous forme polaire Od z (angle azimutal de la cible), Xz - (angle d'élévation de la cible), rz (distance de la cible) Les informations du radar et de l'appareil de pointage du radar sont envoyées, après conversion dans des convertisseurs analogique/numérique respectifs 13, 14,àunétage additionneur 20 et sont converties dans un étage 15 transformant des coordonnées en coordonnées cartésiennes, afin d'éviter des accélérations ap- parentes qui interviendraient dans le cas du calcul dans le système de coordonnées polaires A partir desnouvelles coordonnées x, y, z de la cible, la vitesse de la cible et la dérivation de grandeurs parasites dans les étages 16 19 sont filtrées. Les grandeurs filtrées sont retransmises sous forme cartésienne (transformation de coordonnées 23) au calculateur de dérive de visée et, après une transformation inverse en coordonnées polaires, sont utilisées pour former la valeur de correction à l'aide d'un calculateur 24 Dans état additionneur 21, des données polaires de la cible et des valeurs de correction sont combinées et sont retransmises, après une conversion numérique/analogique, en tant que grandeursde commande au dispositif 22 de commande du radar de poursuite de cible A une entrée E de l'étage additionneur 21, on peut introduire des informations d'un autre détecteur. En dehors des calculateurs d'asservissement et du calculateur du type de fonctionnement, l'installation numérique de calcul comporte le calculateur de dérive de visée en tant que composant principal Le calculateur de dérive de visée calcule, à partir des informations de la cible délivrées par les calculateurs d'asservissement, le point d'impact et, à partir de là, l'angle de pointage pour les armes En association avec les calculateurs d'asservissement et le calculateur de type de fonctionnement, le calculateurdeladérive de visée permet une grande souplesse. Ainsi il est possible par exemple de remplacerpar modification de la programmation, des fonctions ballistiques afin de permettre ainsi de façon simple l'utilisation de nouveaux types de munitionm De même par exemple dans le cas d'introduction de méthodes passives de poursuite de cible, on peut introduire de nouveaux types de fonctionnement grâce à l'utilisation de détecteurs sensibles au rayonnement infrarouge. Pour effectuer le calcul du point d'impact le plus probable, on peut utiliser différentes stratégies Outre les procédés usuels tels que l'extrapolation linéaire et quadratique, on peut imaginer également des méthodes du calcul de probabilités telles que par exemple filtrage Kalman'-ainsi que la prise en compte de profilsparticulieisde défense anti-aérienne L'évitement de dispositifs de défense antiaérienne par des cibles en vol au moyen c une allure particulière de vol, est fortement compliqué Grâce à l'utilisation de plus d'un calculateur de dérive de visée en liaison avec les calculateurs autonomes d'asservissement ou grâce à l'utilisation de plus d'un calcul de dérive de visée, il est possible de déterminer les valeurs de dérive de visée de plus d'une 11 O cible et de ce fait de faire l'économie d'un temps de réaction. Dans le cas de système important comportant plus d'une arme indéper dante (par exemple canon et missile), on obtient de ce fait également la possibilité de combattre des cibles multiples - A cet effet on a représenté sur la figure 4 un schéma d'un dispositif de conduite de tir pour combattre des cibles multiples, avec possibilité de sélection de la stratégie optimale de tir A partir des signaux d'entrée de N détecteur Sl Sn, les signaux de commande pour l'asservissement des détecteurs sont produits dans les calculateurs autonomes associés d'asservisse- ment ANR 1 à ANR N et les données des cibles sont délivrées par l'intermédiaire d'un bus d'entrée E-Bus, aux calculateurs de dérive de visée VHR 1 à VHR n Les calculateurs de dérive de visée calculnt éventuellement, en fonction de différentes stratégies, le point le plus probable d'impact et retransmettent les données associées de commande par l'intermédiaire d'un Bus de sortie A-Bus aux calculateursd'asservissement ANR n+l, ANR n+ 2 des armes W 51, W 52. En tant que stratégie-, il s'agit par exemple d'une extrapolation quadratique ou d'un calcul préalable de vol anti-défense aérienne. En outre le calculateur de dérive de visée calcule en permanence la probabilité d'un impact, qui dépend notamment de l'algorithme utilisé, de la distance de la cible, de la vitesse et de l'accéléra- tion de cette dernière ainsi que d'une longueur prédéterminée de salve Cette probabilité est affichée sous forme appropriée pour l'opérateur de sorte que ce dernier a la possibilité de choisir de façon optimale l'instant du combat En outre, il est possible de trouver un optimum entre la probabilité d'impact et l'utilisation de munitions et d'utiliser-cet optimum pour commander la longueurde M salve Le calculateur 5 du type de fonctionnement combine alors par l'intermédiaire d'un bus de commande SBus, tous les-composants du dispositif de conduite de tir selon l'un des types de fonctionnement indiquésplus haut. REVENDICATIONS 1 Dispositif de conduite de tir, notamment pour un système mobile de défense anti-aérienne, comportant des détecteurs permettant la détection et la poursuite de la cible et des disposi- tifs d'asservissement pour les détecteurs et les armes, l'asservis- sement des armes s'effectuant en tenant compte de la valeur de la dérive de visée, et dans lequel la poursuite de la cible et le calcul de la dérive de visée sont assistés par un calculateur, caractérisé par le fait que plusieurs calculateurs numériques autonomes d'asservissement (ANR), dont chacun est associé à l'un des détecteurs ( 51 Sn) ou à un groupe de détecteurs et d'armes (W 51, W 52) pour leur asservissement autonome, sont reliés à au moins un calculateur de dérive de visée (VHR), et peuvent être coordonnés au moyen d'un calculateur de type de fonctionnement (BR) pour réaliser la commande du type de fonctionnement, en ce qui concerne la combinaison de signaux d'entrées -avec des signaux de commande, l'association des différentes fonctions en fonction du type choisi de fonctionnement ainsi que la liaison des parties correspondantes de l'installation. 2 Dispositif de conduite de tir suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le calculateur de type de fonctionneme: (BR) combine logiquement et de façon correcte dans le temps, par l'intermédiaire d'un bus de commande (S-Bus), les composants nécessaires du circuit du dispositif de commande de tir en fonction du type choisi de fonctionnement, et que les calculateurs d'asservissement (ANR), associés aux détecteurs (Si Sn) et aux armes (W 51, W 52), sont raccordés par l'intermédiaire d'un bus d'entrée et d'un bus de sortie (E-Bus, A-Bus) a au moins un calculateur de dérive de visée(VHR). 3 Dispositif de conduite de tir suivant les revendications 1 et 2 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que l'oi peut suivre simultanément et de façon indépendante plusieurs cibles et qu'on réalise un calcul de la dérive de visée pour chaque cible, et que de ce fait le temps de-réaction est réduit 4 Dispositif de conduite de tir suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que, dans le cas de l'entraînement de plusieurs armes indépendantes, on peut combattre simultanément plusieurs cibles. Dispositif de conduite de tir suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que pendant l'ensemble de la poursuite d'une cible, la probabilité d'impact est déterminée en permanence et représentée sous une forme appropriée. 6 Dispositif de conduite de tir suivant la revendi- cation 5, caractérisé par -le fait que la longueur de la salve est commandée de manière à obtenir un optimum entre l'utilisation de la munition et la probabilité d'impact. 7 Dispositif de conduite de tir suivant l'une quelconque des revendicationsl à 6, caractérisé par le fait que dans le fonctionnement autonome, les calculateurs assistent les opérations d'entretien et de diagnostic d'erreurs. 8 Dispositif de conduite de tir suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'évitement des dispositifs de défense anti-aérienne estrenduplus compliqué par des unités supplémentaires de fonctionnement du calculateur de dérive de visée.