Brevet FR2548347A1 — publié le 19850104

Procédé de production d'un signal d'allumage et dispositif de détection et d'allumage à plusieurs détecteurs. La présente invention concerne un procédé de production d'un signal d'allumage au moment de la détection d'une 5 cible-à partir de critères d'allumage fournis par plusieurs détecteurs, acquis dans des canaux de traitement des informations séparés et ensuite combinés, ainsi qu'un dispositif de détection et d'allumage à plusieurs détecteurs comportant un dispositif de traitement des informations à plusieurs canaux 10 devant fournir des critères d'allumage à un dispositif de combinaison logique des informations pour délivrer un signal d'allumage au moment de la détection d'un objet-cible, destinés en particulier à fournir le signal d'allumage de la charge active d'un corps de munition porté. Le procédé et le dispositif capteur d'allumage de ce type sont connus par la DE-B 2 608 067 Chacun des corps de munition portés pouvant être éjecté d'un corps porteur à tirer en passant au-dessus de la zone de la cible y est conçu de façon à pouvoir à la fois attaquer, pendant la descente 20 freinée dans la zone de la cible, un objet-cible qui y est détecté à partir de la trajectoire de descente, et servir de mine après atterrissage dans la zone de la cible, dans le cas o l'objet-cible ne serait pas encore détecté En raison de ces différentes données d'attaque, on prévoit plusieurs détec25 teurs pour fournir des critères d'allumage pouvant être combinés entre eux au moyen de circuits logiques, pour fournir le signal d'allumage lui-même en cas de détection de la cible. L'inconvénient de ce mode de production du signal d'allumage à partir de la combinaison logique de critères 30 d'allumage obtenus différemment, consiste en ce que,d'une part, un circuit logique OU n'augmente aucunement la probabilité de détection de la cible, du fait que chaque critère d'allumage se présentant déclenche à lui seul le signal d'allumage, même lorsqu'il y a de fausses signalisations de cible différentes sur les canaux d'entrée du circuit OU, tandis que, d'autre part, dans le cas d'une combinaison logique ET de plusieurs critères d'allumage, il n'est pas du tout possible d'attaquer la cible, lorsqu'un seul des critères combinés est absent. Par suite, l'invention part du fait que, pour mieux réussir l'attaque, il est certes fondamentalement correct d'augmenter la probabilité de détection de la cible par la combinaison de plusieurs critères d'allumage obtenus séparé5 ment, mais que cela ne doit pas entraîner le blocage du signal d'allumage pour l'absence d'un seul parmi tous les critères d'allumage envisagés Il faut alors envisager en particulier d'acquérir les différents critères d'allumage de façon appropriée, pour avoir une identification sure de la cible, à par10 tir d'informations combinées avec différentes régions du spectre d'énergie électromagnétique, comme par exemple au moyen d'un détecteur réagissant au rayonnement thermique et d'un autre détecteur réagissant au rayonnement de la bande des fréquences millimétriques Un détecteur infrarouge ne 15 fournit certes pas de critères d'allumage lorsque la cible est enveloppée d'un brouillard épais, mais cela ne doit pas bloquer la délivrance du signal d'allumage lorsqu'au moins un autre détecteur, par exemple un détecteur de champ magnétique ou d'ondes millimétriques, a détecté avec une très grande pro20 babilité un objetcible à attaquer. Compte tenu de ces données, l'invention a pour objet de perfectionner un procédé ou un dispositif de détection et d'allumage de ce type en augmentant la probabilité de détection de la cible en utilisant plusieurs détecteurs différents 25 en même temps, sans que la défaillance d'un seul'canal de détection empêche le déclenchement du signal d'allumage, lorsqu'il est certain que la cible a été détectée. Pour atteindre cet objectif selon l'invention, on associe à partir de signaux de sortie des détecteurs qui cor30 respondent à différents spectres du rayonnement électromagnétique de la zone de la cible, à chaque critère d'allumage, un critère de probabilité de cible et l'on ne délivre le signal d'allumage que lorsqu'une certaine combinaison algébrique des critères d'allumage pondérés chacun par le critère de proba35 bilité qui lui correspond, a atteint un certain seuil, et l'on prévoit, d'autre part, plusieurs détecteurs conçus pour différents spectres de rayonnement électrique de la région de la cible, suivis chacun par un canal de traitement des 2548347. informations pour fournir le critère d'allumage correspondant et un critère de probabilité de cible qui lui correspond au dispositif de combinaison logique des données, dans lequel les critères d'allumage pondérés par leurs critères de proba5 bilité de cible sont combinés algébriquement et transmis à un étage à seuil pour délivrer le signal d'allumage. L'idée essentielle de cette solution consiste donc à acquérir dans chaque canal de détection non seulement un critère d'allumage mais en même temps une information sur la 10 probabilité de la cible (dans le sens de la certitude que l'objet-cible détecté représente bien une cible à attaquer). On peut alors effectuer une pondération sur chaque canal de détection du critère d'allumage en le multipliant par son critère de probabilité de cible, ensuite une combinaison algébri15 que de ces informations déclenche le signal d'allumage lorsque le résultat de la sommation a atteint au moins une valeur de seuil de réponse prédéterminée Cette valeur de seuil peut être atteinte, du fait que plusieurs critères d'allumage de probabilités de cible seulement moyennes font au total une 20 somme suffisante, mais aussi du fait que certes un critère d'allumage n'est pas du tout présent ou ne l'est qu'avec une probabilité de cible négligeable (par exemple, à cause de l'absence du spectre de rayonnement correspondant à ce détecteur), mais un autre critère d'amorçage de très haute proba25 bilité de cible (par exemple, en raison de données d'identification de cible très typiques pour le spectre de rayonnement capté par un autre détecteur) est présent. En outre, dans l'estimation avec multiplication du critère d'allumage, on peut tenir compte du fait que, lorsqu'on 30 détecte une cible d'une très grande altitude (à cause de la très grande incertitude de succès de l'attaque par une charge active de munition portée, que l'on a encore, et de l'insécurité générale de la classification des cibles à partir d'une haute altitude), le signal d'allumage ne doit être déclenché 35 que lorsque les probabilités de cible sont déjà au-dessus de la moyenne Il convient pour cela d'avoir une estimation liée au système par combinaison multiplicative avec une information dépendant de la distance de la cible, avant que la sommation 254834 ? algébrique ait lieu On peut, par exemple, augmenter ce coefficient dépendant de la hauteur après le parcours d'une certaine hauteur de chute à partir de l'éjection de 1 a munition du corps qui la porte, en fonction du temps, ou bien le faire passer directement à 100 % En effet, lorsqu'on s'appro che tout près du plan de la cible, l'allumage de la charge active ne doit plus être inhibé (dans l'espoir que la probabilité augmente encore), mais peu avant la fin de la chute, il est alors acceptable pour des raisons de tactique, même 10 pour des probabilités de cible assez faibles. On peut ainsi obtenir, avec des moyens de technique de traitement du signal relativement simples pour des signaux de sortie des détecteurs différents, une forte probabilité d'attaque effective d'objets-cibles définis En particulier, on peut utiliser des capteurs courants, qui ne conviennent pas du tout en soi (sans ces moyens de traitement des signaux) pour détecter des cibles, dès une hauteur d'allumage importante, qui feraient donc allumer prématurément la charge active sous l'effet de fausses signalisations au cours de la phase 20 initiale de la descente. D'autres caractéristiques, variantes et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre d'un exemple de réalisation de l'invention, dont on n'a représenté que l'essentiel de façon extrêmement simplifiée La 25 figure unique du dessin représente, sous forme de diagramme par blocs, un dispositif de détection et d'allumage permettant de mettre en oeuvre le procédé de production d'un signal d'amorçage. Le dispositif de détection et d'allumage 1 est monté 30 dans un corps de munition porté 2 (également appelé petite bombe ou munition active à disperser) et sert à émettre un signal 3 d'allumage de sa charge active 4, lorsqu'un objetcible 5 est détecté dans la direction de détection 6 Le dispositif de détection et d'allumage 1 comprend plusieurs canaux 35 de traitement de l'information, de préférence deux, 7, 8 comme on l'a représenté, fonctionnant en parallèle, qui se rejoignent dans un dispositif de combinaison logique des informations 9 qui fournit le signal d'allumage 3, lorsque la cible est détectée En même temps, le dispositif de combinaison des informations 9, réalisé de préférence sous la forme d'un processeur programmé, est conçu sous la forme d'un dispositif de synchronisation 10 devant délivrer des signaux de programme de commande 11 apparaissant en fonction du temps, au moyen duquel le traitement numérique des informations est commandé au moment de la numérisation des signaux de sortie 12 ' des détecteurs et après, comme le déroulement défini dans le temps de fonctions d'armement et auxiliaires en liaison avec la dis10 ponibilité pour l'allumage de la munition portée 2 Le dispositif de synchronisation 10 est déclenché par une information de déclenchement 13 provenant d'un état initial défini, qui est transmise à la munition portée 2 lors de son éjection de son corps porteur (non représenté sur le dessin) ou après et 15 peut servir en même temps à activer l'alimentation en énergie du dispositif 1 de détection et d'allumage de la munition portée 2. Les deux canaux 7, 8 sont conçus pour des spectres de rayonnement différents, en ce qui concerne l'énergie électro20 magnétique émanant de l'objet-cible 5 Ainsi, dans un mode de réalisation préféré, le canal 7 fonctionne avec un détecteur infra-rouge 14, esquissé sous la forme d'un transducteur optoélectronique 15 derrière un système optique à lentilles 16, et l'autre canal avec un détecteur d'ondes millimétriques 17, 25 esquissé sous la forme d'une antenne 18 au foyer d'un réflecteur de concentration 19. Le détecteur infra-rouge 14 est, de préférence, un système détecteur classique qui capte donc un rayonnement thermique 20 émanant de l'objetcible 5 lui-même ou bien éma30 nant d'une autre source et se réfléchissant sur lui Le détecteur d'ondes millimétriques 17 est alors en particulier, de préférence, un système radar actif, lorsqu'on doit l'utiliser en même temps pour déterminer la distance 21 à la cible. Cependant, il est en principe suffisant de le réaliser sous 35 la forme d'un système passif (principe du radiomètre), qui ne capte que le rayonnement à haute fréquence 22 réfléchi sur la cible 5 provenant de l'espace extra-atmosphérique (respectivement, le rayonnement de la cible ressortant sur l'arrière plan de la zone de la cible). Dans chaque canal de traitement des informations 7, 8, le signal de sortie initial 12 du détecteur subit une amplification et un filtrage, dans un préamplificateur passe-bande 5 23 ou dans un circuit intégré micro-ondes 24, pour le filtrage basse-bas du bruit et l'élimination passe-haut de la dérive. Le signal de sortie 12 ' du détecteur encore analogique, ainsi purifié, est ensuite numérisé au moyen d'un transducteur analogique-numérique 25 Vient ensuite le traitement numérique de l'information pour obtenir 1 signal d'allumage 3, qui peut être effectué dans un seul processeur 26 Sa capacité d'information (nombre de bits) doit être choisie selon l'étendue des informations et le temps disponible pendant le trajet de descente de la munition portée pour identifier la cible 5, en 15 tenant compte de l'organisation de mémoire et du traitement décentralisé des informations dans des montages de calcul périphériques; en principe, en tenant compte de données réalistes à cet égard, un processeur 26 à 16 bits suffit. Dans chaque canal 7, 8, on obtient à partir de sa signature numérisée 27, grâce à un analyseur de caractéristiques 28, un critère d'amorçage 29, ainsi qu'un critère de probabilité de cible respectif correspondant, et on le transmet au dispositif de combinaison des informations 9. Le critère d'amorçage 29 peut être interprété comme un signal d'allumage préalable, mais qui n'entraîne effectivement l'émission d'un signal d'allumage 3 que lorsque sa probabilité est très élevée, ou qu'en même temps un autre des canaux 7, 8 délivre un critère d'allumage 29 d'une probabilité au moins suffisante La valeur de probabilité est élevée 30 lorsque des critères de détection ou d'identification déterminés pour l'objet-cible 5 peuvent être reconnus Pour obtenir, en plus du critère d'allumage brut 29, le critère de probabilité de cible 30 qui lui correspond, chaque analyseur de caractéristiques 28 comporte un comparateur 31 recevant d'une 35 part directement et, d'autre part, également par l'intermédiaire d'un étage à seuil adaptatif 32, la signature 37 obtenue du signal de sortie 12 ' du détecteur. L'étage à seuil adaptatif 32 se règle automatiquement, selon le niveau de signal de fond provenant de l'environnement de l'objet-cible 5 (bruit de l'environnement) et en fait d'abord, pendant un certain temps de descente initial, selon 5 le fonctionnement du dispositif de détection et d'allumage 1, après l'apparition de l'information de déclenchement 13, à une valeur initiale, et ensuite, à partir d'elle, au cours de la poursuite de la descente, de façon continue sur la base de la variation des informations statistiques sur le terrain. 10 L'objet-cible 5 se distingue de cette information de seuil actualisée par une variation définie des statistiques d'amplitude à court terme de sa signature 27, qui entraîne l'activation du comparateur 31. A l'apparition du critère d'allumage 29, le compara15 teur 31 fournit un signal à un extracteur de caractéristiques 33 qui reçoit, en outre, directement la signature 27 La variation dans le temps de la signature 27 (donc la variation de son amplitude en fonction du temps) y est analysée dans l'absolu et par rapport à la valeur de seuil variant en sui20 vant la diminution de la distance 21 de la cible, en particulier en ce qui concerne la fréquence et la longueur du dépassement du seuil Il convient d'effectuer déjà, au cours de la numérisation dans les transducteurs 25, en réglant corrélativement en fonction du temps les cadences d'échantillonnage, une normalisation de la signature 27, comme on l'a décrit dans le brevet allemand 3 133 570 Cela réduit de façon optimale le coût de traitement des informations, lors de la comparaison avec des critères d'identification de cible prédéterminés, à l'intérieur de l'extracteur de caractéristiques 33 On peut 30 obtenir le critère de probabilité de cible 30 simplement par un calcul du rapport signal utile sur bruit dans le signal 12 de sortie du détecteur, ou bien l'on effectue une classification de reconnaissance d'échantillons au cours d'une comparaison vectorielle, en représentant certaines propriétés de la cible par des vecteurs dans un espace vectoriel à plusieurs dimensions, et la distance du vecteur qui est la résultante de toutes les caractéristiques partielles au centre ou centre de gravité d'un sous-espace spécifique de la cible représentant une mesure chiffrée de la probabilité de cible du critère d'allumage 29 correspondant dans le temps. Dans tous les cas, chaque analyseur de caractéristiques 28 fournit ainsi, par la comparaison avec des informations pré5 déterminées sur des objets-cibles typiques 5, un critère de probabilité de cible 30 en plus du critère d'allumage 29. Chaque critère d'allumage 29 peut alors être combiné par multiplication dans un multiplicateur 34 avec-son critère de probabilité de cible 30 (une valeur comprise entre O % et 10 100 % inclusivement), donc pondéré par ce critère, de sorte que les résultats de traitement des signaux des canaux 7, 8 séparés peuvent alors être combinés sans problème (c'est- àdire sans blocage mutuel) Pour cela, les multiplicateurs 34 sont suivis par un additionneur 35 Ce n'est que lorsque le 15 résultat de l'addition algébrique atteint une valeur prédéterminée dans un étage à seuil 36, ou même la dépasse, que la probabilité pour qu'à cet instant un objet-cible à attaquer par la charge active 4 ait été détecté dans la direction de détection 6 est suffisamment élevée, ce qui provoque immédia20 tement l'émission du signal d'allumage 3. On a tenu compte, sur le dessin, du fait qu'il peut convenir de soumettre à une estimation supplémentaire systématique les critères d'allumage 29 déjà pondérés Elle consiste en la prise en compte par multiplication d'un coeffi25 cient 37 dépendant de l'altitude, obtenu par exemple par un appareil 38 mesurant la distance de la cible On peut prévoir dans ce cas, c'est-à-dire pour la détermination courante de la distance 21 de la cible, un appareil de localisation radar (mesure du temps de transit) Il est moins coûteux de déter30 miner en continu la distance 21 de la cible à partir d'une distance initiale (donnée avec l'apparition de l'information de déclenchement 13) au fur et à mesure que la munition portée 2 se rapproche, en descendant, de la zone de la cible, par exemple en évaluant la variation dépendant de la distance de 35 l'intensité moyenne du rayonnement 20 ou 22 L'évaluation de hauteur 37 ainsi fournie par l'appareil de mesure 38 permet alors, lors du traitement des critères d'allumage 29, de tenir compte du fait que l'acquisition des informations dans les canaux 7, 8 commence dès l'éjection du corps porteur (apparition de l'information de déclenchement 13) et, par suite, à une très grande distance 21 au-dessus de l'objetcible 5 A une altitude élevée, la fiabilité des critères d'allumage 29 est forcément plus faible que pour une distance 21 à la cible inférieure Par suite, l'estimation par le coefficient 37 garantit que, pour des distances 21 de la cible croissantes, le signal d'allumage 3 n'est délivré qu'en présence d'un critère de probabilité de cible 30 croissant, donc 10 avec une certitude croissante qu'à cet instant un objet-cible est détecté Lorsque la distance 21 de la cible diminue, la probabilité qu'un critère d'allumage 29 corresponde effectivement à un objet-cible 5 défini et à attaquer augmente systématiquement; de ce fait, à mesure que les distances 21 de la 15 cible diminuent, l'atténuation du critère d'allumage 29 pondéré par la probabilité de cible peut diminuer, donc le coefficient 37 du traitement multiplicatif du signal peut être augmenté. REVENDICATIONS 1 Procédé de production d'un signal d'allumage au moment de la détection d'une cible à partir de critères d'allumage fournis par plusieurs détecteurs, acquis dans des canaux de traitement des informations séparés et ensuite combinés, caractérisé en ce qu'on associe des signaux de sortie des détecteurs qui correspondent à différents spectres de rayonnement électromagnétique de la zone de la cible, à chaque critère d'allumage, un critère de probabilité de cible 10 et l'on ne délivre le signal d'allumage que lorsqu'une certaine combinaison algébrique des critères d'allumage, pondérés chacun par le critère de probabilité de cible qui lui correspond, a atteint un certain seuil. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 que chaque critère d'allumage pondéré est soumis en plus à une estimation systématique avant la combinaison algébrique. 3 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la combinaison algébrique est une addition des produits des critères d'allumage et des cri20 tères de probabilité de cible. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le coefficient d'estimation systématique comprend essentiellement la distance instantanée d'un détecteur à un objet-cible. 5 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le critère de probabilité de cible comprend essentiellement le rapport du signal de sortie du détecteur au bruit de fond. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que le critère de probabilité de cible comprend essentiellement la distance d'un vecteur résultant de plusieurs critères de cible au centre ou centre de gravité d'un sousespace d'un espace vectoriel à plusieurs dimensions. 7 Dispositif ( 1) de détection et d'allumage à plusieurs détecteurs ( 14/17) comportant un dispositif de traitement des informations à plusieurs canaux devant fournir des critères d'allumage ( 29) à un dispositif de combinaison 254834 ? 7 logique des informations ( 9) pour délivrer un signal d'allumage ( 3) au moment de la détection d'un objet-cible ( 5), en particulier pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes à bord d'un corps de munition ( 2) porté, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs détecteurs ( 14/17) conçus pour différents spectres de rayonnement électromagnétique ( 20,22) de la région de la cible, suivis chacun par un canal de traitement des informations ( 7, respectivement 8) pour fournir le critère d'allu10 mage ( 29) correspondant et un critère de probabilité de cible ( 30) qui lui correspond, au dispositif de combinaison logique des données ( 9), dans lequel les critères d'allumage ( 29) pondérés par leurs critères de probabilité de cible ( 30) sont combinés algébriquement et transmis à un étage à seuil 15 ( 36) pour délivrer le signal d'allumage ( 3). 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un multiplicateur ( 34) pour multiplier le critère d'allumage ( 29) de chaque canal ( 7,8) par le critère de probabilité de cible ( 30) qui lui correspond, multi20 plicateurs qui sont branchés sur un additionneur ( 35) situé avant l'étage à seuil ( 36). 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il comporte dans chaque canal ( 7,8) un analyseur de caractéristiques ( 28) dont l'ex25 tracteur de caractéristiques ( 33) associe, selon le rapport signal-sur-bruit du signal de sortie ( 12) du détecteur et/ou sa variation avec le temps et/ou les écarts par rapport à des critères de reconnaissance de cible prédéterminés et/ou la distance instantanée ( 21) de la cible, un critère de probabi30 lité de cible ( 30) à un critère d'allumage ( 29). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de combinaison des informations ( 9) et les analyseurs de caractéristiques ( 28) font partie d'un processeur numérique ( 26) qui délivre également des informations à un dispositif de synchronisation ( 10) pour obtenir un coefficient d'altitude ( 37) et pour d'autres opérations commandées par programme dans le corps de munition porté ( 2) et son dispositif d'allumage ( 1).