Brevet FR2573554A1 — publié le 19860523

La présente invention concerne un système de télécommande entre un engin, par exemple de type militaire, et des stations au sol et plus particulièrement la télécommande de sauvegarde visant à détruire cet engin dans certaines circonstances bien particulières. En effet, à l'origine, cette sauvegarde était surtout orientée vers la protection des biens et des populations c'était une protection que l'on pourrait qualifier de civile. Depuis les années 1960, les missiles tirés sur le territoire national doivent être équipés de systèmes de sécurité visant à les neutraliser si nécessaire. Les nouveaux systèmes de télécommande doivent présenter les memes garanties pour leur fonction de protection civile mais aussi présenter des garanties nouvelles de sauvegarde militaire. En effet, il est nécessaire de nos jours de rendre la liaison de télécommande moins vulnérable aux brouillages industriels et hostiles. Cette télécommande doit essentiellement assurer trois fonctions qui sont 1. la fonction dite d'Homme Mort (HM), 2. la fonction de Destruction Commandée (DC), 3. la fonction dite de "Off". La première fonction HM, ainsi nommée par analogie aux systèmes pilotes, consiste à s'assurer en permanence que la liaison est correctement assurée avec l'engin et permet ainsi son éventuelle destruction si cette liaison est interrompue pendant un laps de temps déterminé. Un ordre codé est émis en pern;anence afin de s'assurer que la liaison est bien établie ; on l'appelle Maintien. La seconde fonction DC dite de Destruction Commandée consiste à ncutraliser l'engin en commandant sa destruction également lorsque cet ordre est maintenu pendant un certain temps. La troisième fonction "Off", quand elle est émise, inhibe la fonction "Homme Mort" de façon à ne pas détruire indument l'engin lorsque l'on perd la liaison en limite de portée par exemple lors d'un tir balistique. Ces trois fonctions sont habituellement remplies au moyen de systèmes utilisant six voies d'ordres, modulées en fré quence ; à chaque voie correspond une fréquence sous-porteuse. Une même fonction est assurée par la présence de trois sousporteuses et l'absence des trois autres. Dans ces systèmes connus, de façon à éviter la non exécution d'un ordre à la suite d'une légère défaillance du matériel à l'émission ou à la réception, ou bien au cours de la transmission, la programmation est telle qu'une erreur et une seule peut être acceptée dans la composition des six voies des sous-porteuses. Ces systèmes connus ont longtemps présenté des garanties suffisantes de bon fonctionnement mais ne répondent plus aux nouvelles exigences. En effet, ces systèmes de télécommande doivent pouvoir fonctionner (cas 1) en présence de signaux parasites reçus dans la bande de fonctionnement avec une puissance légèrement supérieure au signal utile (par exemple : brouillage par fréquence pure, brouillage industriel, etc...). Ensuite, ces systèmes doivent pouvoir fonctionner (cas 2) en présence d'émission non hostile mais à forte densité de bruit, comme par exemple celle de radio-taxis ou celle de télécommande pour aéromodélisme, étc... Enfin, l'hypothèse de l'existence de brouilleurs hostiles qui n'était pas retenue il y a quelques années ne peut plus être considérée comme improbable et les nouveaux systèmes doivent être protégés (cas 3) contre toutes tentatives de parasitage volontaire. En particulier, un hostile pourrait enregistrer l'ordre Maintien (qui est émis dans la majorité du temps et le réémettre avec une puissance légèrement supérieure de façon à bloquer le système avec une apparence de bon fonctionnement. Un hostile pourrait encore provoquer une destruction intempestive. De plus, ces systèmes nouveaux de télécommande doivent fonctionner (cas 4) correctement en présence de deux émetteurs travaillant sur la même fréquence et émettant le mê- me ordre (ce qui pourrait se produire lors de vols horizontaux de reconnaissance par exemple). Les systèmes antérieurs utilisant la modulation de fréquence ne peuvent pas fonctionner dans les cas 1, 2, 3 décrits précédemment à cause du phénomène de capture bien connu de ce type de modulation. Ils sont en plus bien délicats à employer dans le cas 4. D'autres systèmes antérieurs, basés sur la technique du spectre étalé (Spread Spectrum) ou du "Frequency Shopping peuvent apporter une amélioration pour les cas 1, 2, 4 mais ne présentent aucune protection pour le cas 3. La présente invention pallie tous ces inconvénients des systèmes connus et présente en outre de nombreux autres avantages. L'invention consiste essentiellement à coder les ordres au moyen de p fréquences utiles correspondant à p porteuses, chaque fréquence utile étant émise pendant un intervalle de temps At prédéterminé, lesdites fréquences étant multiplexées temporellement, p étant un entier naturel. Selon une première caractéristique, chaque ordre est codé au moyen d'au moins trois fréquences utiles, lesdites fréquences étant prises parmi les p fréquences et étant différentes de celles des autres ordres. Selon une autre caractéristique, chaque ordre occupe un nombre n d'intervalles de temps, les intervalles de temps non occupés par les fréquences utiles étant occupés par des leurres, n entier naturel étant supérieur à p. Selon une autre caractéristique, les leurres présentent les mêmes caractéristiques que les fréquences utiles mais des valeurs distinctes. De plus, le nombre n d'intervalles de temps at caractérisant un même ordre est avantageusement choisi supérieur ou égal à 2p. Selon une autre caractéristique, les messages sont re çus au moyen d'un récepteur haute fréquence cornu en soi, la sortie moyenne fréquence dudit récepteur présentant un niveau rigoureusement contralé au moyen d'un contrôle automatique de gain (CAG), ladite sortie moyenne fréquence étant suivie de p récepteurs R. des p fréquences utiles placés en parallèle, lesdits récepteurs R. étant reliés à des moyens 10 de reconnaissance des messages. Selon une autre caractéristique, chaque récepteur R. se compose d'un filtre (20) passe-bande centré sur la fréquence utile, suivi d'un détecteur d'enveloppe (21) et d'un détecteur (22) de seuil, puis d'un intégrateur 23 et dlun autre détecteur de seuil (24). Selon une autre caractéristique, l'intégrateur (23) réalise une intégration de la fréquence fi détectée pendant un temps DC ehoisi inférieur audit intervalle de temps êt pendant lequel ladite fréquence f. est émise. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens 10 de reconnaissance des messages consistent essentiellement à comparer chaque séquence de fréquences détectées par lesdits p récepteurs R. aux ordres mis en mémoire Plusieurs séquences d'un même ordre doivent etre recon-nues par les moyens 10 de reconnaissance pour valider cet ordre. En outre, le détecteur de seuil (22) de chaque récep teur R. de fréquence utile est réglé de telle sorte qu'il 1 ne prend en compte que les fréquences ayant un niveau égal ou inférieur à 7dB du niveau nominal, ceci afin d'éviter les puissances de bruit parasite à forte densité. Selon une autre caractéristique, les fréquences utiles émises ainsi que les filtres de voies du récepteur peuvent être modifiés préalablement à chaque opération de télécommande. On choisit avantageusement de transmettre deux messages pour émettre l'ordre Maintien, chacun desdits messages étant codé au moyen de fréquences utiles différentes. Selon une autre caractéristique de l'invention, les deux messages Maintien 1 et Maintien 2 sont émis selon un rythme pseudoaléatoire. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description suivante illustrée par des dessins. La figure 1 représente une vue générale du système de télécommande de l'invention. La figure 2 représente une vue détaillée des récepteurs Ri de la figure 1. La figure 3 représente l'organigramme du-dispositif logique de décodage de la figure 1. En se référant à cette figure, le système de l'invention est essentiellement formé d'un système émission et d'un système-réception. Le système émission utilise une porteuse pure dont les différentes fréquences sont codées et multiplexées temporellement. Ces différentes fréquences utiles sont donc codées de façon appropriée pour former des messages. On choisit dans un exemple de réalisation six fréquences A, B, C, D, E, F que l'on émet chacùne pendant un intervalle de temps ht, par exemple de durée égale à 10 ms ; il suffit alors de choisir une combinaison de ces différentes fréquences A, B, C, D, E, F pour former un message, DC par exemple, ou OFF, ou Maintien. De plus, on convient, pour former un message, d'occuper un temps supérieur à six intervalles de temps.On peut, par exemple, occuper douze intervalles de temps en émettant, pendant les intervalles de temps inoccupés, des leurres. On choisit également, selon l'invention, les leurres de telle sorte qu'ils présentent les mê- mes caractéristiques que les fréquences utiles mais des valeurs distinctes des fréquences utiles. On choisit également, selon l'invention, une seconde séquence Maintien (M ) après 2 la première séquence Maintien (M ), cette seconde séquence étant composée de fréquences différentes de celles de la pre mière séquence. Un tel système de codage des messages présente une infinité de solutions. Un exemple de codage est représenté dans le tableau ci-dessous #t # 10 ms t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 DC A B C D E Maintien 1 A D E Maintien 2 B F C OFF D F C E De plus, les séquences M1 et M2 sont émises suivant un rythme pseudoaléatoire afin d'éviter des non-reconnaissances cycliques.Pour émettre une séquence Maintien 1 puis une séquence Maintien 2, on émet donc successivement A 1 D 2 3 4 5 6 7 E 89 10 il 12 B 13 14 15 F 16 17 18 C où A à F sont les fréquences utiles et 1 à 18 sont les leurres. L'émission de leurres dans les intervalles de temps non utilisés permet , d'une part, de rendre le récepteur moins sensible aux émissions parasites comme on le verra au cours de la description du récepteur et, d'autre part, de dissimuler les fréquences utiles des messages émis. Ces messages sont donc émis au moyen d'un émetteur 1 relié à une antenne émission 2. En réception, une antenne 3 fournit un signal à l'en- trée d'un amplificateur 4 haute fréquence. Un oscillateur local 6 génère une onde et transpose le signal issu de l'amplificateur 4 grâce au mélangeur 5. Le signal issu du circuit 5 est appliqué à l'entrée d'un amplificateur 7 puis d'un filtre 8 moyenne fréquence. Un contrôleur automatique de gain (CAG) 9 reçoit le niveau en sortie du filtre 8 (appelé point x) et régule les gains des signaux des amplificateurs 4 et 7. En effet, la fonction essentielle du CÂG 9 est, d'une part, de contrôler rigoureusement le niveau en sortie du filtre 9 dans la gamme de fonctionnement, et, d'autre part, pour les faibles niveaux (lorsque le rapport signal sur bruit est inférieur a 10 dB au point x), d'interrompre volontairement la liaison en portant le point x à une valeur proche de zéro. Le signal régulé en x est appliqué à l'entrée de p dispositifs Ri de réception des messages proprement dit. On dispose autant de dispositifs R que de fréquences utiles prévues à l'émission. Ainsi, si l'on utilise six fréquences utiles pour coder les messages, on disposera six récepteurs R. que l'on aécrira ultérieurement. Ces six récepteurs R i fournissent chacun en sortie un signal représentatif d'une reconnaissance ou non reconnaissance de fréquence utile. Les signaux issus des i récepteurs R. sont appliqués à l'entrée d'un microprocesseur 10 qui les traite et achève le décodage des messages. Chaque récepteur Ri se compose essentiellement d'un fil tre passe-bande 20 sélectionnant la fréquence utile f. de la porteuse suivi d'un détecteur d'enveloppe 21 et d'un détecteur 22 de seuil. Le seuil de ce détecteur 22 est réglé, par exemple, de façon à prendre en compte les signala présentant un affaiblissement jusqu'à 7dB inférieur au-seuil nominal de fonctionnement. Le seuil minimal de fontioimement est déterminé par la valeur en sortie du détecteur 2, quand le signal reçu sur l'antenne est uniquement composé d'une porteuse significatlve. Dans l'exemple de réalisation développé dans la présente descrption, ceci permet de prendre en compte, comme information utile, un signal parasite ou hostile reçu avec une puissance inférieure à 7dB, mais, en ecntrepartle, présente l'avantage de recevoir l'information utile, en présence d'un signal parasite ou hostile qui serait reçu avec une puissance supérieure de 7dB au signal utile. Le signal issu du détecteur 22 représentatif d'une information est intégré, selon l'invention, au moyen d'un intégrateur 23 pendant une durée t convenablement choisie. Si l'on se reporte à l'exemple de réalisation précedent pour lequel les fréquences utiles sont émises chacune pendant 10 ms, en intégrant la valeur nominale issue du détecteur 22 pendant 7 ms, on n'utilise la valeur détectée que pen dant 3 ms. Cette valeur, après intégration, est appliquée à un détecteur de seuil 24 puis au microprocesseur 10. Cette intégration permet donc d'éliminer toutes les sortes de brouilleurs cycliques qui auraient aes cadences supérieures à 7 ms. Le microprocesseur 10 achève le traitement du décodage des messages. Il reçoit donc les informations des différents récepteurs Ri et les stocke dans une mémoire.Comme représenté sur l'org3nigr2mme de la figure 3, le microprocesseur 10 compare chaque séquence de fréquences reçues aux mots Maintien 1, Maintien 2, DC et OFF mis en mémoire. il cherche priori tairement à reconnaît l'ordre DC puis l'ordre OFF et enfin les séquences Maintien 1, Maintien 2. Dès la mise sous tension du microprocesseur 10, un compteur non représenté COnM dit d'Homme Mort est déclenché qui, lorsque le temps programmé est écoulé, délivre l'ordre HM. Plusieurs séquences DG doivent etre reconnues successivement durant un temps prédéterminé pour délivrer l'ordre DC. Les séquences OFF recon nues successivement durant un temps préuéterminé mettent définitivement le C0HM à zéro. Si il n'y a pas de reconnaissance de séquence DC ou OFF durant ce même temps prédéterminé, on recherche la présence d'une séquence Maintien. A chaque reconnaissance d'une séquence Maintien, le compteur C0HM est remis à zéro. L'utilisation de deux séquences Maintien permet d'admettre momentanément une défaillance sur une des fréquences utiles. Le système de 11 invention confère à la télécommande une protection satisfaisante contre de très nombreux brouillages. En effet, s'il s'agit d'un brouillage industriel, si un brouilleur émet deux fréquences porteuses parasites en permanence ou de façon cyclique, ces deux voies sont reçues comme constitutives d'une séquence ; il est nécessaire toutefois que les autres fréquences constitutives d'une séquence soient reconnues et ce dans les intervalles de temps prévus lors du codage pour qu'une séquence soit effectivement reconnue par le système de l'invention. Un autre type de brouillage peut provenir d'une forte densité-de bruit tel que celui par exemple de- radio-taxis ou de cibistes. Pour une répartition spectrale à peu près uniforme dans la bande moyenne fréquence, la puissance de bruit prise en compte par chaque détecteur sera diminuée dans le rapport bande moyenne fréquence sur bande de voie, soit environ -15dB du niveau nominal et donc en desscus du seuil minimum de prise en compte qui est fixé à -7dB. Ce brouilleur sera donc sans incidence sur le système de l'inPention. Un autre type de brouillage peut provenir d'un hostile. Le décryptage des séquences de Maintien par cet hostile parait dirficilement envisageable. La reconnaissance des fréquences significatives parait très difficile puisque pour cette fonc- tion il existe 18- organisations de fréquences leurres soit au total 24 fréquences semblables sans aucun critère de reconnaissance. Par contre, les séquences Maintien peuvent être captées et réémises par un Hostile en se superposant au signal utile, sans incidence sur le système de l'invention. En effet, on a vu précédemment dans l'exemple de réalisation que, pour un signal Hostile recu sur l'antenne avec une puissance de t 7dB du signal utile, aucune information n'dotait éliminée, le parasitage ne pouvant que se superposer aux informations utiles. Donc, si l'Hostile réémet, par exemple les séquences de Maintien, ceci n'est pas gênants l'ordre sera simplement recormu un plus grand nombre de fois par le dispositif 10 de décodage.Par contre, quand l'émetteur utile voudra transmettre l'ordre DC, il ne sera pas non plus gêné par ce parasitage puisque l'ordre DC est reconnu prioritairement par le dispositif ainsi que représenté sur l'organigramme de la figure 3 Il en est de même pour l'ordre OFF, même en présence d'une séquence de Maintien Hostile. Dans le cas d'une émission permanente de plusieurs fréquences utiles, la puissance du signal reçu est répartie dans le spectre et chaque récepteur Ri de voie ne reçoit plus qd'une puissance diminuée dans le rapport inverse de l'étalement du spectre. L'ordre DC ne peut être reçu à tort provenant d'un hostile que si l'hile connaît les fréquences utiles, la ré- partition temporelle, c'est à dire le code, la puissance d'émission, et que cet hostile dispose d'un émetteur plus puissant que l'émetteur du système. L'invention apporte un dernier palliatif à ce type de brouillage. Il est en effet possible de modifier le code en changeant, soit l'organIsation des fréquences composant un ordre, soit leur répartition temporelle. Un tel changement est possible de façon quasi instantanée et suppose une simple modification des instructions à la logique de décodage 10, changement qui est très aisé. REVENDICATIONS 1 - Système de télécommande destiné à assurer une liaison entre un engin et le sol, ladite liaison comportant l'émission et la réception d'au moins deux ordres, r ordre HM consistant à assurer la perm.v-nce de la liaison, un ordre DC as.tllart la destruction dudit engin, système caractérisé par le fait que les ordres sont codés au moyen de p fréquences utiles correspondant à p porteuses, chaque fréquence utile étant émise pendant un intervalle de temps at prédéterminé, lesdites fréquences étant multiplexées temporellement, p étant un entier naturel. 2 - Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que chaque ordre est codé au moyen d'au moins trois fréquences utiles, lesdites fréquences étant prises parmi les p fréquences et étant différentes de celles des autres ordres. 3 - Système selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé par le fait que chaque ordre occupe un nombre n d'intervalles de temps, les intervalles de temps non occupés par les fréquences utiles étant occupés par des leurres, n entier naturel étant supérieur à p. 4 - Système selon l'une des revendicatiors 1 à 3 caractérisé par le fait que les leurres présentent les mêmes caractéristiques que les fréquences utiles mais des valeurs distinctes. 5 - Système selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que le nombre n d'intervalles de temps At d'un même ordre est supérieur ou égal à 2p. 6 - Système de télécommande selon l'une des revecdica- tions 1 à 5 caractérisé par le fait que lesdits messages sont reçus au moyen d'un récepteur haute fréquence connu en soi, la sortie moyenne fréquence dudit récepteur présentant un niveau rigoureusement contrôlé au moyen d'un contrôle automatique de gain (CAG), ladite sortie moyenne fréquence étant suivie de p récepteurs R. des p fréquences utiles places en parallèle, lesdits récepteurs R. étant reliés à des moyens 10 de reconnaissance des messages. 7 - Système selon la revendication 6 caractérisé par le fait que chaque récepteur Ri se compose d'un filtre (20) passe-bande centré sur la fréquence f. utile, suivi d'un détecteur d'enveloppe (21) et d'un détecteur (22) de seuil puis d'un intégrateur 23 et d'un autre détecteur de seuil 24. 8 - Système selon la revendication 7 caractérisé par le fait que ledit intégrateur 23 réalise une intégration de la fréquence porteuse f. détectée pendant un temps t choisi inférieur audit intervalle de temps tt pendant lequel ladite fréquence porteuse f i est émise. 9 - Système selon l'une des revendications 6 à 8 caractérisé par le fait que lesdits moyens 10 de reconnaissance des messages consistent essentiellement à comparer chaque séquence de fréquences détectées par lesdits p récepteurs Ri aux ordres mis en mémoire. 10 - Système selon la revendication 9 caractérisé par le fait que plusieurs séquences d'un même ordre doivent être reconnues par lesdits moyens 10 de reconnaissance pour valider cet ordre. 11 - Système selon l'une des revendications 6 à 10 caractérisé par le fait que le détecteur 22 de seuil de chaque récepteur Ri de fréquenoe-utile est réglé de telle sorte qu'il ne prend en compte que les fréquences ayant un niveau égal ou inférieur à 7dB du niveau nominal, ceci afin d'éviter les puissances de bruit parasite à forte densité. 12 - Système selon l'une des revendications 6 à il caractérisé par le fait que les fréquences utiles émises ainsi que les filtres de voies du récepteur peuvent être modifiés préalablement à chaque opération de télécommande. 13 - Système selon l'une des revendications 1 à 12 ca- ractérisé par le fait que l'un des ordres émis Maintien est assuré au moyen de deux messages, chacun desdits messages étant codé au moyen de fréquences utiles différentes. 14 - Système selon la revendication 13 caractérisé par le fait que les messages Maintien 1 et Maintien 2 sont émis selon un rythme pseudoaléatoire.