Brevet FR2670903A1 — publié le 19920626

DISPOSITIF DE DISCRIMINATION MULTI-CIBLES POUR UN AUTODIRECTEUR A INRA-ROUGES L'invention concerne un dispositif de détection et de discrimination multi-cibles. Un domaine particulier de l'invention concerne les autodirecteurs à infra-rouges équipant certains types de missiles. Une des fonctions d'un autodirecteur est de déterminer l'angle qui existe entre la ligne de visée joignant la cible au missile, et une direction de référence connue dans le missile. Cette référence est généralement obtenue à l'aide d'un gyroscope. Celui-ci peut être commandé en précession afin de suivre de manière contrôlée les évolutions d'une cible. La précession peut être obtenue par un courant de précession qui génère un couple de forces agissant sur le gyroscope de façon à l'orienter selon la ligne de visée. La ligne de visée est elle-même obtenue à l'aide d'une partie optique chargée de focaliser l'image quasi-ponctuelle de la cible sur un réticule, ou grille de modulation, comportant des zones de transmission optique selon un dessin géométrique prédéterminé. Le mouvement relatif de la grille de modulation par rapport à l'image permet de moduler le rayonnement transmis par la grille de modulation à une cellule de détection. Il est connu de faire tourner la grille de modulation même afin d'assurer la modulation. Le signal issu de la grille comporte des informations plus ou moins précises concernant la cible, selon le dessin géométrique utilisé. L'information minimum recherchée est évidemment l'angle polaire de la cible, c'est-à-dire l'angle entre la direction de référence et la ligne de visée. Il peut être également très intéressant, dans le cadre du choix des cibles à suivre, de connaître la position radiale de la cible. Certaines grilles de modulation connues permettent d'obtenir, à l'aide d'un traitement électronique adéquat, ces deux informations. Cependant, le traitement appliqué pour déterminer l'angle polaire de la cible nécessite une référence de phase fournie par le dessin géométrique même de telles grilles. Cette contrainte amène par ailleurs d'autres inconvénients que nous développerons ultérieurement, concernant la capacité de discrimination multi-cibles et la capacité de résistance aux brouilleurs. L'objet de la présente invention est de pallier les inconvénients précités en proposant un dispositif de discrimination multi-cibles comprenant d'une part une griUe de modulation dont la géométrie est caractéristique de l'invention, et d'autre part, des moyens de traitement associés à la grille de modulation. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de discrimination multi-cibles pour un autodirecteur à infra-rouges comprenant un système optique de focalisation de l'image d'une cible sur une grille de modulation en mouvement relatif par rapport à ladite image, une cellule de détection qui transforme l'énergie infra-rouge issue de la grille de modulation en un signal électrique équivalent, et des moyens de traitement du signal électrique, caractérisé en ce que - la grille de modulation comporte une partie modulante confinée dans un secteur angulaire d'angle inférieur à 1800, et une partie complémentaire opaque ; - les moyens de traitement du signal électrique incluent une démodulation vectorielle dudit signal et une intégration des signaux issus de la démodulation sur le temps de passage du secteur. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante, en référence aux figures annexées - La figure I est une grille de modulation selon un dessin géométrique connu - La figure 2 représente un dessin géométrique possible d'une grille de modulation selon l'invention - La figure 3 est une autre réalisation possible de la grille de modulation selon l'invention; - La figure 4 illustre le traitement associé aux grilles du type représenté sur les figures 2 et 3. La figure 1 montre une grille de modulation connue appelée grille à fréquences multiples Une telle grille de modulation 1 comporte deux secteurs 2 et 3, chacun des secteurs occupant la moitié de la grille. Le secteur 2, que l'on appellera secteur modulant, comporte N zones concentriques 22, avec N=8 sur la figure, chacune de ces zones étant découpée par une alternance de parties opaques 4 et transparentes 5 vis-à-vis du rayonnement. Le dessin géométrique du secteur modulant 2 permet d'obtenir un nombre variable d'impulsions infra-rouges dépendant de la zone d'appartenance de la cible. Ceci assure la détermination de la position radiale de la cible et, par un traitement approprié, peut permettre la discrimination entre cibles de positions radiales différentes. Le secteur 3, appelé secteur de phase, est semi-transparent vis-à-vis du rayonnement. Il fournit la référence de phase qui indique la direction de la cible, c 'est-à-dire son angle polaire. Le traitement associé à ce type de grilles consiste en un filtrage passe-bande centré sur les différentes fréquences de modulation de la grille afin de déterminer la zone d'appartenance de la cible, puis d'une utilisation de la phase du signal démodulé afin de refléter l'angle polaire de la cible.Un tel traitement, dégradé par le temps de réponse des filtres, n'est possible qu'à partir du moment où la grille a fait un tour complet, et une discrimination angulaire multi-cibles est impossible. En outre, la présence du secteur 3 semi-transparent confère à l'autodirecteur une mauvaise immunité contre la présence de brouilleurs modulés. La figure 2 représente un dessin de la grille de modulation selon un mode de réalisation possible de l'invention: La grille de modulation i comporte un secteur modulant 2 d'angle a, cl étant inférieur à 180a, le secteur complémentaire étant opaque. Le secteur modulant 2 est, comme précédemment, découpé en p zones concentriques 22, avec p=5 sur la figure 2, composées d'une alternance de parties opaques 4 et de parties transparentes 5. Le nombre de parties opaques 4 et de parties transparentes 5 est différent selon la zone où l'on se trouve. Ainsi, un traitement aussi simple que le comptage des impulsions du signal suffit pour déterminer sans ambiguïté la zone d'appartenance de la cible. Dans un mode de réalisation préférentiel illustré sur la figure 2, dans lequel la longueur radiale 5 de chaque zone concentrique est constante pour toutes les zones, la longueur de l'arc au centre des parties 4 et 5 est la même. Les parties 4 et 5 ont sensiblement la même surface pour chaque zone concentrique ce qui rend identiques les performances lorsque l'image de la cible n'est plus quasi-ponctuelle, et assure des performances de filtrage spatial homogènes dans toutes les zones. La fréquence fondamentale des signaux issus de la grille de modulation est donnée par la formule suivante où k est le numéro de la zone concentrique considérée (1 Q k p) fg est la fréquence de rotation de la grille. La figure 3 montre un autre mode de réalisation possible de la grille de modulation selon l'invention: La partie assurant la modulation est toujours confinée dans un secteur modulant 2 d'angle a de la grille de modulation 1, selon une caractéristique très importante de ltinvention. Le dessin de grille, bien que différent, assure de la même façon, par simple comptage des impulsions lumineuses obtenues, la détermination de la zone d'appartenance de la cible. La grille du type représenté sur les figures 2 et 3 confère à l'autodirecteur, de par le secteur modulant d'angle a , la capacité de discriminer jusqu'à 211 cibles a différentes. Un autre avantage du secteur est qu'il permet d'accroître la capacité de résistance de l'autodirecteur au brouilleur modulé, en éliminant par exemple les fréquences générées par un brouilleur qui apparaîtraient systématiquement dans les (2 - i) autres secteurs. En outre, le dessin des grilles est réalisé de façon à ce que la fréquence spatiale soit indépendante de l'écartométrie angulaire, ce qui permet une discrimination supplémentaire basée sur l'estimation de la dimension caractéristique de la cible. La suppression du secteur de phase telle que mise en oeuvre dans l'invention, nécessite d'effectuer un traitement électronique rapide sur le signal issu de la grille de modulation. Ce traitement doit posséder de plus de bonnes performances vis à vis du bruit présent dans ce signal. La figure 4 montre une possibilité de traitement de ce type : Sur cette figure est représentée la grille de modulation 1 du type représenté sur les figures 2 et 3, fournissant, comme nous l'avons vu précédemment, des impulsions d'énergie infra-rouges dont la fréquence fondamentale dépend de la zone d'appartenance de la cible. Ces impulsions d'énergie infra-rouges sont captées par une cellule de détection 6 qui les transforme en impulsions électriques équivalentes. Après pré-amplification au moyen d'un dispositif 7, le signal issu de la cellule de détection 6 attaque une série de multiplieurs 8 et 9 placés en parallèle. La deuxième entrée de chaque multiplieur est fournie par une base de démodulation vectorielle 10 comprenant les signaux directs et en quadrature, par exemple en sinus et en cosinus, à toutes les fréquences fondamentales possibles de la grille de modulation 1. Rappelons que, d'après la formule (1) donnée précédemment, il y a autant de fréquences fondamentales possibles que de zones concentriques dans la grille.Une mesure de la fréquence f g de rotation de la grille, par exemple au moyen d'un capteur, permet de générer tous les signaux de la base de démodulation aux fréquences fondamentales qui sont proportionnelles à fg Si p est le nombre de zones concentriques de la grille, la base de démodulation 10 sera composée de 2p signaux différents envoyés sur les 2p multiplieurs 8 et 9 correspondants. Plus précisément, les p signaux directs sont envoyés sur les multiplieurs 8 et les p signaux en quadrature sur les multiplieurs 9. En conséquence, les sorties des deux multiplieurs placés consécutivement sur la figure sont caractéristiques d'une zone de la grille de modulation.Les 2p signaux sont ensuite intégrés séparément pendant le temps de passage dans le secteur modulant, au moyen de 2p intégrateurs il. Ces intégrations permettent d'obtenir 2p signaux de niveau suffisant pour être traités par la suite,- éventuellement de façon numérique. Des moyens de calcul constitués de sommateurs permettent de sommer les deux signaux représentatifs d'une même zone, de façon à obtenir un résultat correspondant à l'amplitude du signal à la fréquence fondamentale de la zone considérée. A l'issue de cette sommation 12, p signaux relatifs aux p zones de la grille sont obtenus sur p voies parallèles. Ces p signaux sont mémorisés tour par tour par des moyens de mémorisation non représentés sur la figure 4. Une analyse spectrale des signaux générés par la grille montre que l'énergie dans les p différentes voies est d'autant plus faible que la fréquence fondamentale est élevée, et qu'elle dépend également de la grosseur de la tache. Il est donc nécessaire d'effectuer un rééquilibrage des voies. Pour ce faire, un moyen simple consiste à effectuer une pondération fixe sur chacune des p voies. Cette méthode est particulièrement efficace pour les tâches de faible dimension. Pour les grosses tâches, il est préférable de prévoir une pondération modifiable qui s'adapte à l'évolution des signaux sur chaque voie.L'étape suivante consiste en une comparaison au moyen d'un dispositif 13 des p signaux pondérés qui permet de déterminer les voies qui ont du signal, et par conséquent, de détecter la présence d'une ou plusieurs cibles dans une ou plusieurs zones. Dans un mode particulièrement avantageux de réalisation, la fonction de comparaison consiste simplement en la sélection du plus grand des modules. Dans le cas d'une détection de cible, un dispositif 14 détermine, suivant des critères prédéterminés qui utilisent les signaux mémorisés, si cette cible est celle que l'autodirecteur doit poursuivre. La sortie 15 du dispositif 14 est alors communiquée par exemple à un circuit de génération de courant de précession non représenté qui génère un courant dont le module est fonction de la position radiale de la cible. Dans un mode de réalisation possible de l'invention, une référence de phase est fournie au circuit de génération du courant de précession par le biais d'un signal 16 issu du dispositif de comparaison 13, et indiquant qu'une cible a été détectée. La démodulation vectorielle, c'est-à-dire à partir des signaux directs et en quadrature, et l'intégration des signaux issus de cette démodulation permettent de détecter en temps réel la présence d'une cible dans le secteur en regardant l'évolution de ces signaux au niveau du dispositif de comparaison 13. Dans le dispositif de traitement tel que représenté sur la figure 4, le dispositif de comparaison 13 assure également la commande des intégrateurs en envoyant un signal 17 de remise à zéro de ces intégrateurs. Lorsque les signaux intégrés relatifs aux zones de la grille deviennent constants, ce signal 17 est envoyé et détermine ainsi la durée d'intégration. Un autre mode de commande possible est de mettre en oeuvre, par exemple, une détection d'un seuil atteint par le signal issu du dispositif de pré-amplification 7. Le dispositif de traitement selon l'invention a été décrit suivant un mode de réalisation possible qui n'est pas limitatif quant à certaines améliorations de fonctionnement Pour faciliter l'analyse secteur par secteur, et éviter par la même occasion la saturation des intégrateurs 11, l'invention prévoit d'utiliser une double série d'intégrateurs 11, les remises à zéro se faisant de façon alternée, et les sommations et comparaisons s'effectuant sur des tranches de temps successives de durée égale au temps de passage sur un secteur. L'invention prévoit, en outre, la mémorisation des résultats sur une durée supérieure à la durée d'un tour pour permettre la détection de l'apparition d'une cible supplémentaire. REVENDICATIONS 1. Dispositif de discrimination multi-cibles pour un autodirecteur à infra-rouges, comprenant un système optique de focalisation de l'image d'une cible sur une grille de modulation en mouvement relatif par rapport à ladite image, une cellule de détection qui transforme l'énergie infra-rouge issue de la grille de modulation en un signal électrique équivalent, et des moyens de traitement de ce signal électrique, caractérisé en ce que - La grille de modulation comporte une partie modulante confinée dans un secteur d'angle inférieur à 1800, et une partie complémentaire opaque - Les moyens de traitement du signal électrique incluent une démodulation vectorielle dudit signal et une intégration des signaux issus de la démodulation sur le temps de passage dudit secteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le secteur angulaire de la grille de modulation est découpé en zones concentriques composées d'une alternance de parties opaques et de parties transparentes en nombre différant suivant la zone concentrique d'appartenance, de façon que le signal lumineux ait une fréquence fondamentale relative à une zone unique. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur radiale de chaque zone concentrique est constante pour toutes les zones, et en ce que les parties opaques et transparentes ont sensiblement la même surface. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la démodulation vectorielle s'effectue à partir d'une base de démodulation synchrone constituée de signaux directs et en quadrature à la fréquence fondamentale de chaque zone concentrique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens de traitement comportent en outre - des moyens de calcul de l'amplitude des signaux relatifs à chaque zone - des moyens de mémorisation tour par tour desdits signaux - des moyens de comparaison de l'amplitude de ces signaux. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de comparaison de l'amplitude desdits signaux consistent en une sélection du plus grand des modules après pondération de chacun des signaux. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens de comparaison commandent la remise à zéro des intégrateurs et fournissent un signal indiquant la détection de cible. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la remise à zéro des intégrateurs est effectuée par des moyens utilisant ledit signal électrique même. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens commandent la remise à zéro des intégrateurs par détection d'un seuil atteint par le signal électrique. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une double série d'intégrateurs fonctionnant en alternance pour éviter la saturation des intégrateurs et faciliter l'analyse secteur par secteur. il. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de mémorisation des résultats sur une durée supérieure à la durée d'un tour.