Brevet FR2638922A1 — publié le 19900511

Procédé et dispositif de programmation, par voie aérienne, d'une charge externe ou intégrée à partir d'un véhicule porteur La présente invention a pour objet la transmis- sion de données de programmation d'un véhicule porteur, et notamment d'un aéronef, à une charge externe ou intégrée, cette notion étant implicite ci-après. On connaît déjà des procédés permettant de pro- grammer une charge externe à partir d'un véhicule por- teur par transfert des données de programmation par l'intermédiaire de connecteurs électriques reliant la charge et le véhicule. Cette solution présente des inconvénients: les connecteurs sont coûteux. Leur accouplement exige une interface rigoureuse (connecti- que, alignement, positionnement). Les composants mécaniques sont difficiles à loger dans certains cas, notamment dans des pylônes d'emport de charges externes sur aéronef. L'arrachement du connecteur lors de la séparation est particulièrement délicat. La présente invention vise notamment à fournir un procédé de transmission de données répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pra- tique, notamment en ce qu'il ne met en oeuvre que des moyens de prix plus modéré et de faible encombrement, tolère de larges variations d'alignement du système de transmission de données du véhicule porteur par rapport à la charge, permet des vérifications (tests) une fois la charge mise en place sous le pylône. L'invention propose dans ce but un procédé de transmission de données de programmation d'un véhicule porteur tel qu'un aéronef à une charge externe, caracté- risé en ce qu'on transmet les données par modulation d'une émission électro-optique directive ou non à partir d'une source portée par le véhicule vers un capteur porté par la charge, & travers l'intervalle éventuel sé- parant la source du capteur. Du fait que la transmission d'informations s'effectue non pas par un faisceau guidé, mais par diffusion, il n'est plus nécessaire que le capteur soit dans une position précise par rapport à la source d'émission du porteur. Dans la mesure o la charge comporte une source interne d'énergie électrique, aucune liaison électrique matérielle n'est plus nécessaire entre le véhicule et la charge. L'invention trouve une application particulière- ment importante, bien que non exclusive, dans la trans- mission de données entre un aéronef et une charge mili- taire externe à laquelle des données de mise à jour de programmation doivent être adressées de façon répétiti- ve. On peut citer, à titre d'exemple, le cas des bombes freinées, munies d'un parachute dont le retard de dé- ploiement à partir de l'instant du largage doit être réglé en temps réel en fonction de paramètres fixes pour une charge déterminée et de paramètres variables au cours de la mission. A l'heure actuelle, ce retard est ajusté lors de l'accrochage de la bombe sous les pylônes porteurs ou mis à jour par envoi d'informations sous forme électrique à travers un connecteur. Il peut égale- ment être souhaitable d'ajuster un retard d'activation (armement des fusées par exemple), un délai avant éjection de sous-munitions, une chronologie de mise en oeuvre de volets aérodynamiques, etc... En règle générale, les données de programmation à transmettre ont une faible dynamique et sont donc représentables par un mot de données court, de sorte qu'une cadence de rafraîchissement élevée des données reste compatible des performances d'une source émettrice simple et peu coûteuse avec les limites sur la cadence de bits qu'impose une source optique simple et peu coûteuse, par exemple une diode électroluminescente (DEL). Il est cependant possible, lorsqu'une fréquence de rafraîchissement élevée est requise et/ou que des données complexes (forte dynamique nécessaire) sont à transmettre, d'utiliser une diode laser en tant que source d'émission. Les données de programmation peuvent être trans- mises sous forme de messages dont la structure et le format sont compatibles avec ceux des messages transmis par des bus existants dans les véhicules porteurs. Cette compatibilité peut être réalisée grâce à un moyen de codage-décodage approprié. On peut notamment transmettre les données sous forme de messages ayant tous la même durée, comprenant un entête, un mot de données, et des bits de contrôle d'erreurs. Les données transmises peuvent correspondre à plusieurs types de charges dans la mesure o chaque message comporte une adresse d'identification propre à un type de charge et o cette dernière comporte des moyens permettant de sélectionner les données d'infor- mation qui lui sont destinées. Le procédé peut être mis en oeuvre de façon unidirectionnelle; il peut aussi fonctionner en duplex, à condition de prévoir également un émetteur muni d'une source sur la charge et un récepteur muni d'un capteur sur le véhicule porteur. L'émetteur de la charge peut notamment répéter les données de programmation reçues, pour vérification par comparaison dans le véhicule porteur. L'émetteur porté par la charge peut également être programmé de façon & faire émettre par la source vers le véhicule porteur, un mot d'identification spécifique de la charge permettant à un calculateur monté dans ledit véhicule de prendre en compte les caractéristiques de la charge dans l'élaboration des données de programmation fournies à cette dernière. L'invention propose également un dispositif de programmation d'une charge permettant de mettre en oeuvre le procédé ci-dessus défini, comprenant, à bord du véhicule porteur, des moyens de calcul et des moyens de génération de messages de programmation à partir de données fournies par le calculateur et de modulation d'une source d'émission vers la charge à travers l'intervalle séparant cette dernière du véhicule et, sur la charge, un capteur adapté à la source et un décodeur de restitution des données contenues dans le message reçu et de fourniture de données de programmation de la charge. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers d'exé- cution, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: - la Figure i est un schéma de principe montrant une disposition possible d'une source de lumière infra- rouge sur un pylône d'aéronef et d'un capteur infrarouge associé sur une charge externe accrochée au pylône; - la Figure 2 est un schéma à grande échelle montrant une disposition possible de la source et du capteur de la Figure 1, - la Figure 3 montre une constitution possible de messages de transmission de données, - la Figure 4 est un synoptique montrant la constitution de principe d'un dispositif de transmission en duplex constituant un mode particulier de réalisation de l'invention. On supposera dans ce qui suit que le procédé suivant l'invention est utilisé pour transmettre, d'un aéronef 10 à une charge externe 12 constituée par une bombe freinée (figure 1), des données de programmation représentant l'intervalle de temps entre la séparation de la charge, initiée par le pilote, et la commande, détectée par arrachage d'une sangle ou ouverture d'un interrupteur (non représenté) et la commande de déploie- ment d'un parachute. La charge 12 est montée sous un pylône 14 comportant un éjecteur 16 auquel la charge est accrochée selon les standards en vigueur 18. La Figure 2 montre un montage possible de la source émettrice 32 portée par l'aéronef et du capteur 34 du récepteur porté par la charge. La source 32, constituée par exemple par une diode électroluminescente de type courant, est montée dans le pylône 14 derrière une fenêtre 36 affleurant la face inférieure du pylône. Le capteur 34, qui sera en général une photodiode ayant une plage de sensibilité adaptée à la longueur d'onde de la source 32, est monté de façon similaire sur la charge, éventuellement derrière un filtre adapté à la longueur d'onde d'émission de la source 32. On peut par exemple utiliser une diode électroluminescente ayant une longueur d'onde d'émission de 0,83 pm. Lorsque la transmission est susceptible d'être troublée par des salissures (dépôt de kérosène ou de pluie sur la source ou le capteur, par exemple), un manchon souple 38 peut être fixé au pylône 14 afin de délimiter un espace protégé autour du trajet de transmission. Si cette transmission s'effectue par diffusion, et non pas sous forme d'un faisceau dirigé, il n'est pas nécessaire que la source 32 et le capteur 34 soient parfaitement alignés. Dans ce cas, cela permet notamment de monter, sur un pylône 14 donné, des charges ayant des constitutions différentes et sur lesquelles la position du capteur peut varier, d'une charge à l'autre, par rapport à une référence donnée (position de l'émetteur sur le pylône). Une précision de 1/100e de seconde sur la valeur à transmettre entre le largage de la charge et l'ouver- ture du parachute est largement suffisante. Un mot de données de douze bits utiles, dont le bit de poids faible représente 10 ms, permet de représenter un délai allant Jusqu'à quarante secondes, supérieur & toutes les valeurs actuelles nécessaires dans la pratique. Les messages transmis peuvent comporter trente- deux bits de façon à être directement compatibles avec les mots prévus par des normes aéronautiques existantes et avoir le format montré en Figure 3. Sur cette Figure, le message a un en-tête 20 de huit bits, une zone utile 22 de vingt-et-un bits, composée d'un mot 24 d'in- formation de seize bits et d'une partie réservée de cinq bits, deux bits 28 de contrôle de validité et un bit de parité 30. Il suffit d'une fréquence de modulation de 6,4 kHz par exemple, qui peut être obtenue sans diffi- culté avec des sources infrarouge à bas prix, telles que des diodes électroluminescentes ou DEL, pour émettre les trente-deux bits du message en 5 ms. Il serait cependant possible d'utiliser une source et un capteur pouvant fonctionner à des fréquences beaucoup plus élevées si le débit de données à transmettre dépassait les possibili- tés offertes par une DEL. Dans un mode avantageux de mise en oeuvre de l'invention, la charge 12 est, elle aussi, munie d'une source d'émission et le pylône est alors muni d'un capteur, ce qui permet de transmettre des informations de la charge vers l'aéronef et de réaliser ainsi un dialogue entre la charge et le véhicule porteur. En général, les sources et les capteurs seront identiques, ce qui impose de travailler en alternat. Mais cette condition n'est dans la pratique pas gênante pour la plupart des applications: dans le cas, mentionné plus haut, de messages de trente-deux bits ayant une durée de ms, on peut adopter une cadence de rafraîchissement de Hz, en réservant un intervalle de 5 ms entre chaque transmission pour la transmission retour qui la suit. La source et le capteur portés par le pylône 14 peuvent être placés côteà-côte, avec un intervalle correspondant à celui du capteur et de la source portés par la charge. Des manchons souples peuvent être prévus pour isoler chaque trajet de l'autre. Le dispositif de transmission dont le schéma de principe est montré en Figure 4 comporte un émetteur- récepteur montré dans le pylône et relié à un calcula- teur 40 placé dans le véhicule porteur, en général par l'intermédiaire d'un modem (non représenté). L'émetteur- récepteur comprend un oscillateur pilote 42 constituant une base de temps, à 6,4 kHz par exemple dans le cas envisagé plus haut, et un générateur de trame 44 destiné à fournir, en réponse à un ordre reçu d'une logique de commande 46, un message dont la trame est celle montrée en Figure 3. Pour cela, le générateur 44 comporte une mémoire d'en-tête destiné à indiquer le type de charge auquel s'appliquent les paramètres transmis. Le générateur peut également être prévu pour élaborer les bits de contrôle et le bit de parité. Le message transmis a alors la constitution suivante: en-tête ou "label" d'identification de huit bits; - données d'information destinées à programmer la charge (seize bits); - espace réservé de cinq bits; - contrôle (deux bits); - parité (un bit). Le message décrit ci-dessus à titre d'exemple est transmis du pylône porteur vers la charge par voie aérienne à l'aide d'une liaison de type infra-rouge selon la longueur d'onde précisée dans l'exemple (0,83 pm). Le récepteur porté par la charge comporte, à partir du capteur 34, un décodeur 48 programmé de façon à vérifier la cohérence du message, notamment en utilisant le mot de contrôle et le bit de parité, à le décoder et à transmettre les données obtenues à une mémoire tampon reliée, par une sortie 52, aux circuits d'utilisation des informations. L'émetteur porté par la charge comporte un oscillateur pilote 54 pouvant avoir la même constitution que l'oscillateur 42. Cet oscillateur attaque un générateur 56 de messages de compte rendu, prévu pour constituer une trame identique à celle montrée en Figure 2 et cbmprenant: - un en-tête de huit bits; - un message de seize bits, constitué par la recopie de l'information décodée provenant du décodeur 48; - un mot de cinq bits d'identification de la charge, mémorisé dans le générateur 56 ou fourni par une mémoire morte distincte 58; - deux bits de validité du message, et - un bit de parité. Le message à transmettre est émis à réception d'un ordre fourni par une logique de commande 62 qui maintient l'intervalle de 5 ms requis entre la fin de la réception d'un message provenant de l'aéronef et le début de message de compte rendu. Ce message de compte rendu est transmis depuis la charge vers le pylône porteur par voie aérienne à l'aide d'une liaison de type infra-rouge selon la longueur d'onde précisée dans l'exemple. Le capteur 64 porté par le pylône est destiné à recevoir les messages provenant de la charge; il attaque un décodeur 66, de constitution similaire à celle du décodeur 48, et fournit un mot d'identification de charge sur une première sortie 68 et un mot de vali- dation (en cas de coincidence entre l'information transmise vers la charge et l'information en retour) sur une sortie 70. L'émetteur-récepteur monté dans le pylône peut être alimenté à partir du circuit électrique général de l'aéronef, généralement en 28 Volts continu. Pour éviter tout connecteur galvanique entre la charge et le pylône, il est avantageux de prévoir dans la charge une généra- tion électrique de faible puissance, suffisante pour faire fonctionner les circuits de transmission des données, qui est mise en oeuvre avant décollage de l'avion par retrait d'une broche de sécurité placée sur la charge. L'énergie beaucoup plus importante requise pour la mise en oeuvre de la chaîne d'amorçage, par exemple pour commander l'ouverture d'un parachute, est par contre fournie séparément par une pile qui n'est mise en service que lors du largage. L'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. En particulier, pour assurer le dialogue porteur-charge, on peut adopter le principe d'une double liaison unidirectionnelle. Pour que celle-ci soit compatible avec des charges de natures diverses, l'êmetteur-récepteur monté dans le pylône peut être prévu pour émettre, selon une séquence de répétition déterminée, des messages ayant des en-têtes différents et correspondant chacun à un type de charge. Dans ce cas, l'émetteur-récepteur de la charge doit comporter des moyens de reconnaissance d'en-tête, permettant de ne prendre en compte que les messages lui étant effectivement destinés. De nombreuses autres variantes de réalisation sont possibles. On peut en particulier utiliser, en cas de liaision bidirectionnelle, des longueurs d'onde différentes de transfert d'informations vers la charge et vers le véhicule porteur, ce qui permet de se dispenser d'un fonctionnement en alternat. L'invention est susceptible de nombreuses applications et est utilisable sur des véhicules de types très variés. Dans tous les cas, l'invention permet de transmettre les informations avec un dispositif peu encombrant, susceptible d'être logé dans des emplacements prévus pour les connecteurs d'alimentation électrique de beaucoup d'adaptateurs; le dispositif est très souple et permet de transmettre des paramètres de natures très diverses; le dispositif n'exige pas un alignement précis de composants lors du montage de la charge. Enfin, il permet sans difficultés majeures de rééquiper des charges existantes. Entre autres possibilités, l'invention peut s'appliquer, en priorité, à titre d'exemples non limita- tifs, à des charges largables en vue de transmettre des ordres tels que: choix de trajectoire, ouverture de parachute(s), armement des fusées, éjection de sous- munitions... Par extension, elle peut intéresser des charges non larguées telles que: nacelles caméras/ reconnaissance pour la mise en oeuvre et/ou l'arrêt des séquences, contre-mesures électroniques et/ou brouilleurs pour transmettre des informations d'"Etat" (mode etc...), réservoir supplémentaire (information sur le niveau de carburant disponible), ou tout autre élément embarqué pouvant justifier d'une "liaison" ou d'un "dialogue" avec le véhicule porteur, par exemple: choix d'un type de roquettes à l'intérieur d'un lance- roquettes et/ou temporisation d'une roquette à partir de sa mise à feu (éjection de sous-munitions). Par extension, cette invention peut s'appliquer à tous les types de missiles connus à ce Jour, embarqués à bord d'un aéronef (missiles air-air, air-sol...) ou non (missiles solsol, sol-air, mer-mer etc...) ainsi qu'à des torpilles et/ou des obus de canon. REVENDICATIONS 1. Procédé de transmission de données de programmation d'un véhicule porteur (10), tel qu'un aéronef, à une charge externe ou intégrée (12), caractérisé en ce qu'on transmet les données par modulation d'une émission électro-optique directive ou non à partir d'un émetteur monté dans le véhicule porteur vers un récepteur placé dans la charge, vers un récepteur placé dans la charge. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite émission est dans le spectre infrarouge. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les données sont transmises de façon répétitive, avec mise à jour, sous forme de messages successifs. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les messages transmis à un même type de charge ont tous la même durée et comprennent un en-tête (20), un ou plusieurs mot de données (22), et des bits (28) de contrôle d'erreurs. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les données transmises peuvent correspondre à plusieurs types de charges, chaque message comporte également une adresse d'identification propre à un type de charge et chaque charge comporte des moyens permet- tant de sélectionner les données d'information qui lui sont destinées. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'on transmet des paramètres de vérification ou de programmation de la charge vers un véhicule porteur, instaurant ainsi le dialogue véhicule porteur- charge. 7. Dispositif de programmation de charge externe à partir d'un véhicule porteur, comprenant, sur le véhicule porteur, des moyens (40) de calcul des données de programmation, caractérisé en ce qu'il comprend également, sur ledit véhicule, des moyens de génération de messages de programmation à partir des données four- nies par les moyens de calcul et de modulation d'une source émettrice (32) de diffusion vers la charge à travers l'intervalle séparant cette dernière du véhicule porteur et, sur la charge, un capteur (34) adapté à la source et un décodeur (48) de restitution des données contenues dans le message reçu et de fourniture de données de programmation de la charge. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la charge comporte également une source émettrice (60) de diffusion vers un capteur (64) monté sur le véhicule porteur de la charge, à travers l'intervalle séparant le véhicule porteur de la charge, et des moyens (56, 62) pour générer un message de modulation de la source émettrice comportant une recopie des données restituées par le décodeur (48) et un ou plusieurs mot d'identification de la charge. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux sources fonctionnent à la même longueur d'onde et en ce que les générateurs sont prévus pour fonctionner en alternat.