Brevet FR2649514A1 — publié le 19910111

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR L'ACQUISITION D'UNE CIBLE La présente invention concerne un procédé pour l'acquisition d'un point d'impact, aussi central que possible, sur une cible, posée sur le sol environnant, par balayage de la cible, en relief par rapport au terrain, au moyen d'un appareil de mesure de distance à réflexion..Elle concerne également un dispositif pour l'acquisition d'un point d'impact sur un tel objectif, au moyen d'un appareil de mesure de distance par réflexion, à bord d'un projectile manoeuvrable. Par diverses sources, par exemple par le document GB-A- 2 133 514, on sait détecter le contour en hauteur d'une cible, au moyen d'un appareil de détection active, au cours de l'approche de cette cible et/ou de son survol, par des mesures de distance décalées les unes par rapport aux autres, afin de comparer ce contour à un modèle donné et d'en tirer le point optimal, dans la géométrie de projec- tion de la cible, o la cible doit être touchée. Cet enregistrement d'un profil de hauteur de l'objectif à combattre ne peut toutefois être réalisé, avec une complexité d'appareillage raisonnable, que si la cible se distingue suffisamment de son environnement, que si donc des différences significatives, relatives non seulement au relief au-dessus du terrain visé, mais aussi relatives aux caractéristiques de réflexion, conduisent à une information suffisante dans l'énergie de détection par réflexion reçue. Tel est par exemple le cas d'un véhicule blindé-dur sur un terrain plat, recouvert de végétation. Mais ces conditions ne sont pas réunies par. exemple, lorsque la cible est constituée par des abris fixes qui n'ont pas un relief abrupt par rapport aux terrains environnants et qui, éventuellement, sont recouverts de la même manière que l'environnement de la cible, par exemple plantés d'arbres. Lorsque ces cibles sont balayées avec une énergie d'ondes millimétriques ou une énergie laser, le signal de récep- tion, réfléchi dans l'émetteur, ne fournit pas de dif- férence significative entre les ondes réfléchies, par 2 2649514 exemple, par le toit du bâtiment constituant la cible et le terrain adjacent aux murs latéraux inclinés. Ceci est particulièrement grave lorsqu'il s'agit d'attaquer un abri d'aéroport, en piqué, avec des munitions explosives ou de pénétration. Dans ce cas, on ne peut s'attendre à une action suffisante sur la cible (en particulier à l'intérieur des hangars, contre les appareils qui s'y trouvent) que si le point de mire se situe à peu près au centre du toit, tandis qu'un point d'impact situé par exemple sur un mur. latéral incliné, ne donne pas de résultats satisfaisants. Compte tenu de ces données, l'invention se propose de concevoir un procédé et un dispositif du type précité de manière à obtenir, sans dépense supplémentaire trop importante pour les détecteurs, un point d'impact de position centrale, y compris pour les objectifs qui, avec la technologie appliquée pour les têtes chercheuses, ne se distinguent pas de manière significative de leur environne- ment. Ce but est atteint suivant l'invention en ce que le procédé ou le dispositif du type précité présente les caractéristiques indiquées respectivement dans la partie caractérisante de la revendication 1 et de la revendication 5. La solution repose sur cette découverte surprenante que malgré des cibles bien camouflées dans l'environnement, qui présentent un relief suffisant par rapport au terrain environnant, on obtient des informations significatives lorsque ce ne sont pas les informations de distance par réflexion, relatives à la cible et à son environnement, qui sont interprétées en tant que telles, mais uniquement une superposition d'informations de distance,.provenant d'au moins deux régions de distance définies, décalées l'une par rapport à l'autre, qui sont placées, dans une certaine mesure, comme des coupes horizontales plates, de manière que l'une enregistre la région du sol de la cible et donc aussi son environnement direct, tandis que l'autre enregistre une région supérieure de la cible. Il en résulte, pour chaque région de distance, par l'inter- 3 2649514 médiaire de l'angle de pivotement de balayage de la tête chercheuse, une courbe significative de la puissance de réception de réflexion. Pour des niveaux de puissance donnés, on peut alors former des valeurs angulaires moyennes, à partir des deux angles de pivotement associés de la tête chercheuse de la courbe de puissance d'une région de distance; et la valeur moyenne résultante qui découle des valeurs moyennes précitées (en particulier lorsqu'elles sont obtenues à partir de régions de distance différentes), constitue, dans une bonne approximation, un critère de la position du point d'impact, visé à cet instant, sur la cible ou de la déviation de son point central et peut donc servir comme information de correction de commande pour le guidage en phase finale du projectile. Des variantes supplémentaires ainsi que d'autres caractéristiques et avantages de l'invention résultent des autres revendications et, compte tenu aussi du résumé, de la description faite ci-après d'un exemple de réalisation préféré de l'invention, représentée, de manière très schématisée pour ne retenir que l'essentiel, aux dessins dans lesquels: la figure i est une vue latérale du scénario caractéristique de l'utilisation de la présente invention, la figure 2 est un schéma fonctionnel, très simplifié, de l'équipement du projectile pour la détection, selon la figure 1, la figure 3 (3a à 3c) représente dans un croquis qualitatif idéalisé, les puissances de réception, dépendant des angles de pivotement momentanés de la tête chercheuse, dans des régions de distance, analysées séparément l'une de l'autre selon la figure 2 et la figure 4 représente la détermination du point d'impact par formation d'une valeur moyenne à partir de la superposition des énergies de réception, dépendant de l'angle de pivotement, dans les régions de distance selon les figures 3b et 3c. D'un terrain de cible 11 (figure 1), se détache une cible 12, de section transversale trapézoïdale, telle qu'un abri en béton pour avions et/ou carburant ou munitions, sur un terrain d'aviation. Cette cible 12 doit être acquise (détectée et touchée) en descente aussi abrupte que possible, au moyen d'un projectile 13, manoeuvrable au moins dans sa phase finale (guidable en continu ou corrigeable en discontinu dans son orientation de vol), dans l'intérêt d'une grande efficacité de l'attaque sur la cible 12, un point d'impact 14, aussi central que possible, au moins dans un plan transversal, étant recherché, c'est- â-dire un impact à peu près au centre du toit 15 du hangar visé ici. A cet effet, le projectile guidé 13 (dessiné anormalement grand sur la figure 1) est préorienté, en direction de l'axe longitudinal du projectile 16 et équipé d'une tête chercheuse 17 orientable, au moins dans un plan, celle-ci étant essentiellement constituée par le convertis- seur émission-réception (antenne) d'un appareil de mesure de distance à réflexion 18 (radar, lidar). On peut ainsi déterminer, de manière connue, la distance E instantanée de l'appareil de mesure 18 et donc du projectile 13, dans l'orientation de vol 19 instantanée au-dessus du sol G (terrain de cible 11), à partir de la durée de l'écho des impulsions émises ou de la fréquence de réception, dans le cas d'un émetteur à onde continue et modulation de fréquence. Avec une cible 12 dont le toit 10 se prolonge par le terrain 11 environnant, le long de murs latéraux 20, inclinés et fréquemment recouverts de terre ou de végéta- tion, les puissances de réception dans l'appareil de mesure de distance 18, placé à bord du projectile 13, ne diffèrent pas de manière suffisamment significative lors du survol du terrain G, des murs latéraux 20 et du toit T, pour permettre d'obtenir une géométrie de projection (dans le plan de coupe de la direction de pivotement de la tête chercheuse), en vue de l'extrapolation géométrique du point central du toit à viser comme point d'impact 14. Cette difficulté fondamentale est toutefois contournée, suivant l'invention, par les moyens supplémentaires simples d'un échelonnement de fenêtres de distance (sur. la hauteur caractéristique, connue, de la cible- 12 entre le terrain G et le toit T), de sorte que l'on peut interpréter des 2649514 puissances de réception., variant de manière significative, dans les différentes régions de distance délimitées, lors de l'orientation de la tête chercheuse. D'un point de vue géométrique, les fenêtres de distance F peuvent être représentées comme des sections annulaires radialement étroites qui s'échelonnent de manière concentrique par rapport au point de pivotement 21 de la tête chercheuse 17 (figure 1). Sur le plan de la technique des circuits, il s'agit de circuits de porte (portes de distance 22), montés en àval de l'appareil de mesure de distance 18 et qui ne laissent passer que des informations de réception (puis- sance de réflexion A), provenant d'une région de distance donnée (fenêtre F), ne recouvrant pratiquement pas la région voisine. Une fenêtre de distance F0 (figure 1) mesurée par le projectile 13 et si courte qu'elle ne touche ni le sol G ni même le toit T de la cible, ne fournit pratiquement pas de puissance de réception de réflexion AO (figure 3a) quelle que soit la position angulaire w de pivotement de la tête chercheuse 17, par rapport à l'axe longitudinal 16 du projectile. Une fenêtre FG dont la valeur moyenne correspond à la distance instantanée E du projectile au-dessus du terrain de cible 11 ou qui est légèrement supérieure, ne fournit une puissance de réflexion AG que si et dans les positions angulaires w dans lesquelles un arc de cercle entourant le point de pivotement 21 de la tête chercheuse 17, avec ce rayon (de distance), coupe précisément le sol G - ce qui (voir figure- 1) n'est le cas que de part et d'autre de la transition entre les murs - latéraux 20 de la cible et le terrain de cible 11. A ceci correspond une courbe de la puissance de réflexion AG, dépendant de la position angulaire (figure 3c) avec deux pointes très marquées qui sont d'autant plus rapprochées que la distance E du projectile au-dessus du sol G est petite. A partir de cette géométrie, on peut donc définir, lors d'un balayage de fenêtres de distance F, décalées l'une par rapport à l'autre, un critère de*la valeur de la distance instantanée E par rapport au sol, représentée par la valeur de la distance de la fenêtre F pour laquelle se produit ce double 6 2649514 maximum très marqué (figure 3c). Mais on peut naturellement aussi dériver la distance au-dessus du sol G, de manière classique, de l'information de détection par réflexion, non filtrée par des fenêtres de distance F ou l'obtenir par un appareil de mesure de distance 23 séparé. Celui-ci peut éventuellement fournir aussi une information relative à la hauteur H de la cible 12 au-dessus du sol G; ou la hauteur caractéristique H de l'objectif 12 à combattre est mémorisée dans un appareil de saisie 27. Les cibles caractéristiques 12 ont des hauteurs H caractéristiques de leur toit T au-dessus du sol G; dans le cas de hangars d'avions, elle est par exemple de l'ordre de 10 m. Lorsque la hauteur instantanée E du projectile au- dessus du sol G a été déterminée, on peut régler une autre fenêtre de distance FT avec la valeur moyenne de distance "E-H". Dans cette région de distance étroite, on n'a une puissance de réception de réflexion AT que si la carac- téristique d'antenne de la tête chercheuse 17 passe tout juste sur la surface du toit T; il en résulte une information de réception AT en forme de cloche, ne présentant qu'un maximum, relative à l'angle de pivotement w de la tête chercheuse (figure 3b). Pour obtenir des informations angulaires wl, wr, à partir de la courbe A (w) (figure 4), on interroge opportunément le comparateur concernant le dépassement ou non de seuils ST, SG dans le circuit de mémoire et d'exploitation 24 du projectile 13. La position des seuils S est donnée, de manière primaire, en fonction de la. caractéristique d'émission et de réception de la tête chercheuse 17, spécifique à l'appareil, et de sa vitesse de pivotement, mais elle varie en fonction de la distance instantanée E (hauteur) par rapport au sol G et des valeurs extrêmes (minima, maxima) de la courbe de puissance actuelle A (w). Les positions angulaires moyennes wm sont avantageusement déterminées pour le sol G, lorsque la courbe de puissance AG (w) descend au-dessous d'un seuil de sol SG d'adaptation (figure 4) et. pour le toit T, lors de la montée au dessus d'un seuil de toit ST d'adaptation, à 7 2649514 partir de la. formation d'une valeur moyenne, comme indiqué de manière symbolique sur la figure 4. Si comme le montre la figure 1, l'orientation du vol (angle de pivotement de balayage (w = 0 = wm) coïncide, de manière approchée, avec l'axe de symétrie passant par la cible 12, c'est-à-dire si l'axe longitudinal du projectile 16 passe déjà à peu près verticalement par le point d'impact 14 central visé du toit T, les courbes A (w) sont à peu près symétriques à la position centrale wm de la tête chercheuse. Dans le cas d'une superposition des co.urbes selon la figure 3, les positions centrales angulaires wm pour des valeurs d'amplitude déterminées (suivant les mêmes déviations déterminées wl, wr vers la gauche ou vers la droite) se trouvent donc (voir figure 4) sur une ligne qui coïncide d'autant plus précisément avec les ordonnées des courbes d'amplitude superposées que l'axe longitudinal du projectile 16 coïncide avec la normale N passant par le point d'impact 14 idéal. Mais dans la pratique, la valeur moyenne résultant WM (des positions centrales angulaires wmT - wmG à partir de la superposition des courbes; figure 4) est décalée, d'une valeur K, par rapport au point d'impact 14 visé. Sur le plan des circuits, la superposition des courbes de puissance A (w), filtrées par les portes de distance 22,. s'effectue dans un circuit de mémoire et d'exploitation 24, en vue de la détermination, à effectuer comme décrit ci-dessus, de la valeur moyenne instantanée résultante WM et en vue de la sortie d'une information de correction de trajectoire K à un appareil de commande de projectile 25, qui correspond donc à l'écart de la valeur moyenne instantanée résultante WM par rapport à l'angle de position centrale ou de position zéro wm de la tête chercheuse 17 'de balayage. L'appareil de commande 25 est guidé de manière que l'information de correction de trajectoire K devienne aussi petite que possible, pa.r des déviations correspondantes du gouvernail ou des déclenche- ments d'impulsions transversales et donc que le point d'impact 14 recherché so.it visé par anticipation, de 8.2649514 manière aussi précise que possible dans l'axe longitudinal 16 du projectile. Le projectile 13 pénètre dans la cible 12, à peu près au milieu du toit T, pour éventuellement faire en plus agir, de manière optimale, une charge incendiaire ou explosive (suivant qu'il est conçu comme un projectile à effet cinétique ou/et comme un projectile à explosif), lors de son impact sur le toit T ou de sa pénétration à l'intérieur de la cible 12. 9 26 2649514 REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'acquisition d'un point d'impact (14), aussi central que possible, sur une cible (12), posée sur le sol (G) environnant, par balayage de la cible (12), en relief par rapport au terrain (11), au moyen d'un appareil de mesure de distance à réflexion (18), caractérisé en ce qu'on détermine une distance par rapport au sol (G) et/ou par rapport au toit (T) de la cible (12), à partir d'au moins une position au- dessus de la cible (12), après quoi on définit au moins deux fenêtres de distance (F) étroites dans la direction de la distance - dont une à proximité du sol (G) et une autre enregistrant la cible (12) à proximité de son toit (T) -, afin d'absor- ber l'énergie réfléchie de détection par réflexion (26), en fonction de l'angle de pivotement de balayage (w) instan- tané de l'appareil de mesure de distance (18), uniquement à partir de ces domaines de distance et de calculer, pour des valeurs prédéterminées de la puissance de réflexion (A), la valeur moyenne (wm) des deux positions angulaires associées (wl, wr) pour l'obtention d'une information de correction de trajectoire (K), en direction d'un point d'impact (14) central. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour l'information de correction de trajectoire (K), on obtient une valeur moyenne (WM) résultante, à partir des valeurs moyennes de position angulaire (wm) pour les puissances de réflexion (A), dans différentes fenêtres de distance (F). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on obtient une fenêtre de distance de toit (FT), à partir d'une fenêtre de distance de sol (FG), déterminée par une mesure de distance, dans laquelle on déduit la hauteur caractéristique prédéterminée (H) d'une cible (12) audessus du sol (G), de la distance au sol (E) mesurée à bord du projectile (12). 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des mesures de distance par rapport au toit de la cible (T) et par rapport au terrain (11) 1 0 entourant la cible, s'effectuent à bord du projectile (13), pour la mise au point des fenêtres de distance (F). 5. Dispositif pour l'acquisition d'un point d'impact (14), à peu près central, sur le toit (T) d'un objectif (12), en relief par rapport au terrain (11) environnant, au moyen d'un appareil de mesure de distance par réflexion (18), à bord d'un projectile (13) manoeuvra- ble, caractérisé en ce que l'appareil de mesure de distance (18) est équipé d'une tête chercheuse (17) orientable, p.our balayer la ciblq (12) et le terrain environnant (11) et en ce qu'en aval de l'appareil de mesure de distance à réflexion (18) est montée au moins une porte de distance (22) pour une région de distance étroite, dans le plan du toit de la cible (T) ou du terrain (G) entourant celle-ci, laquelle porte transmet la puissance de réflexion (A), reçue sélectivement de cette région de distance, en fonction de la position angulaire (w) momentanée de la tête chercheuse, à un circuit de mémoire et d'exploitation (24) dans lequel on obtient une information de correction de trajectoire (K) pour l'appareil de commande (25) du projectile, à partir de la communication des deux positions angulaires (wl, wr) pour des puissances de réflexion équivalentes (A (w)). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans le circuit de mémoire et d'exploitation (24), on obtient une valeur moyenne résultante (WM), à partir des valeurs moyennes de position angulaire (wm) de fenêtres de distance (F) différentes, pour délivrer une information de correction de trajectoire. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un appareil de mesure de distance (23) supplémentaire pour la distance instan- tanee du projectile (E) au-dessus du sol- (G). 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un appareil de saisie (27) pour introduire la hauteur caractéristique (H) du toit (T) de la cible audessus du sol (G), afin de définir la fenêtre de distance (FT) la plus courte. 11i 2649514 9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'on forme dans le circuit de mémoire et d'exploitation (24), des seuils (S) dépendant de la distance pour l'interprétation angulaire des courbes de puissance (A (w)).