Brevet FR2664037A1 — publié le 19920103

DISPOSITIF DE SIMULATION DU TRAITEMENT REALISE PAR UN AUTODIRECTEUR La présente invention se rapporte à un dispositif de simulation au sol du traitement, par exemple de la boucle de poursuite, normalement réalisé en vol par l'autodirecteur d'un missile ou autre engin volant. L'ogive d'un missile est souvent équipée d'un "autodirecteur" qui a entre autres pour fonction de déterminer l'angle qui existe entre la ligne de visée joignant la cible au missile et une direction de référence fixe. L'autodirecteur a pour objet d'analyser les mouvements de la cible, en déterminant généralement la variation de cet angle, et plus précisément sa vitesse de variation qui constitue donc le paramètre de sortie. Cet angle est défini dans l'espace par deux composantes angulaires, dont une première correspondant par exemple à une rotation horaire dans le plan horizontal et une seconde correspondant par exemple à une rotation anti-horaire dans le plan vertical contenant la ligne de visée. Pour obtenir, à bord des missiles ou autres engins volants, la référence fixe précitée, il est normalement prévu un gyroscope dans leur autodirecteur. Ce gyroscope est alors généralement intégré- à la tête optique de l'autodirecteur, pour constituer finalement une tête "gyro-optique" contenant la partie optique de détection de la ligne de visée et le gyroscope proprement dit. Cette partie optique est généralement passive, et est par suite constituée d'un système fonctionnant uniquement en récepteur optique et composé de lentilles et de miroirs. Elle fonctionne la plupart du temps par détection des rayons infra-rouge émis par la cible, par exemple émis par les tuyères de l'avion à réaction constituant cette cible. Le domaine d'application de l'invention portant entre autres sur les missiles qui effectuent une poursuite automatique de la cible, le gyroscope équipant leur autodirecteur est commandé de manière à suivre les évolutions de la cible : on dit alors qu'il est commandé en "précéssion". Cette précéssion est donc l'action qui est exercée par l'autodirecteur sur son gyroscope pour lui faire suivre la ligne de visée, en tendant par suite à annuler constamment l'angle de mesure précité. Cette fonction est réalisée par application d'un couple de force sur le gyroscope ce qui, comme il est bien connu dans cette technique gyroscopique, crée une vitesse angulaire de précéssion qui est théoriquement directement proportionnelle à ce couple. La partie optique de réception qui équipe ces têtes gyro-optiques à rayons infra-rouge réalise, à l'instar d'une boite photographique par exemple, l'image pratiquement ponctuelle de la cible qui se trouve pour cette tête optique, en pratique à l'infini. La position de cette image ponctuelle dans le plan focal de ce détecteur optique est alors représentative de 1 l'angle recherché entre la ligne de visée et la référence fixe. Classiquement, le signal quasi-ponctuel lumineux obtenu dans ce plan focal est converti en signal électrique par, selon le cas, une ou plusieurs cellules photoélectriques, le dispositif devant permettre une mesure effective de l'écart de cette image ponctuelle de la cible par rapport au point qui est représentatif, dans le plan focal, de la direction de référence fixe. Un moyen simple de mesurer cet écart consiste à utiliser, dans ce plan focal, un détecteur photoélectrique composé d'une mosaïque de cellules géographiquement réparties en "imagerie" permettant la définition simple et nette de la position dans le plan focal de la zone effectivement éclairée. Cette solution existe, mais elle pose de nombreux problèmes en raison des faibles surfaces des détecteurs photoélectriques utilisés qui entraînent un manque de sensibilité souvent prohibitif. I1 existe en conséquence de nombreux systèmes qui utilisent une seule et large cellule détectrice placée derrière le plan focal (ou plusieurs cellules de ce type travaillant dans différents spectres), cette cellule couvrant tout le champ de vision. Dans ce dernier cas, la position de l'image sur cette cellule unique est généralement déterminée par l'utilisation, dans le plan focal, d'un masque rotatif appelée "grille de modulation" ou "réticule". I1 s'agit d'un disque translucide, dont les dimensions ne dépassent guère un à deux millimètres, et sur lequel est gravée une figure géométrique prédéterminée, avec différentes parties noircies, grisaillées, et transparentes, qui définissent, lorsque ce disque tourne, une suite continue et répétitive d'impulsions lumineuses d'intensités prédéfinies.Cette série d'impulsions lumineuses est convertie par la cellule en impulsions électriques équivalentes, et un traitement électronique permet alors, par exemple par comparaison avec des suites pré-mémorisées, ou autre procédé de démodulation, de déterminer à quelle position géographique de l'image ponctuelle cette suite-particulière correspond. Dans les systèmes actuellement utilisés, ce réticule est entraîné par le gyroscope, et il tourne donc à la vitesse de ce dernier. Bien entendu, le dessin qui comporte ce réticule peut varier à l'infini, et il intervient de façon importante sur l'efficacité de la mesure angulaire effectuée par l'autodirecteur. Cependant, ce dessin est difficile à étudier en pratique en raison de la très faible dimension du réticule qui, comme mentionné précédemment, est de l'ordre du millimètre. Dans l'autodirecteur est donc obtenu, en sortie du détecteur qui est associé à la tête gyro-optique, un signal électrique représentatif de l'angle entre la ligne de visée et la direction de référence, angle qu'il convient d'annuler en cas de poursuite, par action mécanique sur le gyroscope afin de réaliser la poursuite automatique de la cible. Ce signal angulaire est par suite appliqué à une boucle de régulation dans laquelle il est comparé avec la consigne inertielle fournie par le gyroscope, ce dernier jouant alors le rôle d'un intégrateur placé dans la boucle de retour de ce circuit de régulation. L'information de précéssion, en sortie de cette boucle de régulation (ou de poursuite) est appliquée au gyroscope pour faire bouger le système optique afin de faire coïncider la référence gyroscopique avec la ligne de visée, et elle entraîne par ailleurs la rectification de la trajectoire du missile suivant une loi de guidage définie. I1 résulte de tout ceci que la mise au point d'un autodirecteur est une étude particulièrement complexe qui nécessite en général de pouvoir réaliser au sol une simulation ayant pour objet d'effectuer un test, dans des conditions les plus voisines possible du fonctionnement réel, de toute la partie "traitement du signal" (aussi bien lumineux qu'électrique) de cet autodirecteur. Actuellement, une telle simulation en laboratoire est réalisée de deux manières Un premier moyen consiste à effectuer une simulation, par un calculateur fonctionnant en temps réel, de toutes les parties de l'autodirecteur, hors traitement électronique du signal (cette partie n'ayant bien entendu pas besoin d'être simulée). L'inconvénient de ce procédé réside dans le fait que l'on est pratiquement toujours amené à faire des simplifications, en particulier au niveau de la génération du signal issu du détecteur, en raison des performances limitées des calculateurs (temps de cycle en numérique, taille en analogique) et/ou de la relative lourdeur des programmes à mettre en oeuvre. La simulation ainsi effectuée est alors incomplète. Un second moyen consiste à réaliser effectivement, puis à intégrer les parties mécaniques et optiques. Dans ce second cas, délais et coûts sont généralement prohibitifs. De plus, toute évolution est à nouveau génératrice de coûts et délais. En outre, on se heurte à la difficulté, mentionnée précédemment, de réaliser avec précision une grille modulatrice (ou réticule) de très petite dimension. En outre, ces deux procédés connus ne permettent pas d'effectuer aisément un test en cibles multiples. L'invention vise à remédier à ces inconvénients. Elle se rapporte à cet effet à un dispositif de simulation au sol du traitement normalement réalisé en vol par l'autodirecteur d'un missile ou autre engin volant, ce dispositif comportant au moins un dispositif optique de création d'un pinceau lumineux sensiblement identique à celui normalement reçu en vol, et en provenance de la cible, par l'autodirecteur deux miroirs rotatifs, dont la position angulaire est commandée par des moteurs respectifs, placés en série sur le trajet de ce pinceau lumineux et aptes à respectivement dévier ce dernier de l'un et l'autre des deux angles qui correspondent à la déviation angulaire normalement mesurée par cet autodirecteur ; puis un dispositif d'analyse à une ou plusieurs cellules photoélectriques de détection, et grille rotative éventuelle de modulation si l'autodirecteur en contient une, ce dispositif reproduisant ainsi mais de manière agrandie, celui qui équipe cet autodirecteur un dispositif électronique de traitement du signal ainsi détecté, ce dispositif étant pratiquement identique à celui que comporte l'autodirecteur ; et des moyens pour additionner au signal de sortie de ce dispositif de traitement au moins un signal électrique représentatif du mouvement de la cible, pour intégrer le signal résultant et pour l'appliquer sélectivement aux deux miroirs rotatifs afin de corriger leurs positions angulaires respectives pour faire varier la direction dudit pinceau lumineux de la même façon que varie, en vol, sa direction relative par rapport à une référence fixe. Avantageusement, dans le cas où il s'agit d'un autodirecteur muni d'une grille rotative de modulation, celle-ci est, dans ce dispositif de simulation, de dimensions très supérieures (par exemple plusieurs dizaines de fois supérieures) à celles de la grille rotative réelle. Un condenseur de lumière est alors préférentiellement prévu entre cette grille et la cellule photoélectrique de détection. Par ailleurs, cette grille tourne à la vitesse angulaire du gyroscope si l'autodirecteur en contient un. Avantageusement encore, des moyens sont prévus pour introduire, de même façon qu'est introduit ledit signal électrique représentatif du mouvement de la cible, un ou plusieurs signaux représentatifs d'une ou plusieurs perturbations, tels que des bruits de cible. Avantageusement enfin, il est prévu une ou plusieurs lames réfléchissantes sur le trajet dudit pinceau lumineux et en amont du premier miroir rotatif, afin d'utiliser ce dispositif de simulation pour des cibles multiples. De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation de ce simulateur au 501r en référence à la figure unique annexée qui en est une représentation schématique d'ensemble. Sur cette figure unique est représenté un dispositif de simulation en laboratoire de la boucle de poursuite d'un autodirecteur équipé d'un gyroscope et d'une grille de modulation qui tourne à la vitesse de ce gyroscope. Il va de soi que le domaine d'application de 1 invention porte aussi sur des détecteurs ne comportant pas de boucle de poursuite (écartomètres) ou même de gyroscope (écartomètres "liés"). La référence 1 désigne une source lumineuse, telle qu'une lampe associée à un système optique, émettant une énergie lumineuse 2 en direction d'un trou-source 3 qui a la forme de l'objet que l'on veut reproduire. Par exemple ce trou-source 3 a la forme d'une tuyère d'avion à réaction. L'énergie lumineuse 4 qui est issue de ce trousource 3 est transformée en un flux lumineux 5 par une première lentille 37 pour subir une première réflexion sur un premier miroir 6 rotatif c'est à dire d'angle d'inclinaison réglable par rotation autour de son axe de maintien 7. Ce miroir 6 est de type galvanométrique, c'est à dire très léger, et sa bande passante en fréquence de déplacement est nettement plus grande que la bande passante de l'autodirecteur en suivi de cible. Son axe 7 est porté et mû par un bloc électrique 8 contenant un moteur électrique dont la position angulaire est réglée par un signal électrique de commande en 9. La déviation du flux 5 qui est due à ce premier miroir 6 est représentative d'une des deux composantes angulaires précitées qui définissent dans l'espace l'angle entre la ligne de visée et la direction de référence fixe. Le flux 5 frappe ensuite un second miroir tournable 10, identique au premier miroir 6 mais d'axe 11 orthogonal à l'axe 7 de ce premier miroir. Ce second miroir a, lui-aussi, son axe 11 porté et mû par un bloc électrique 12 contenant un autre moteur électrique dont la position angulaire est définie par le signal électrique de commande qu'il reçoit en 13. Ce second miroir procure une déviation du flux 5 qui est représentative de la seconde des deux composantes angulaires qui définissent dans l'espace l'angle entre la ligne de visée et la direction de référence fixe précitée. Le flux 5 est ensuite concentré par une seconde lentille 14, et il est appliqué, exactement de même façon que l'est le flux lumineux reçu et concentré dans l'autodirecteur, à une grille rotative de modulation 15 qui porte le même dessin que le réticule de cet autodirecteur, mais qui est, selon un grand avantage, de bien plus grandes dimensions que ce réticule : pour fixer les idées, cette grille tournante a un diamètre de l'ordre de 45 millimètres, alors que celui du réticule réellement en place dans l'autodirecteur est plutôt de l'ordre du millimètre. Cette importante taille de grille modulatrice est due au dimensionnement des optiques (focale, surface du trou-source) . Elle permet avantageusement d'obtenir un dessin de grille aisé, obtenu par exemple par reproduction photographique avec un matériel standard. Pour une parfaite simulation, cette grille 15 tourne à la vitesse du gyroscope, comme c'est le cas en aval. La lumière modulée 16 qui en sort passe ensuite à travers un condenseur 17, utile pour amener la plus grande partie de celle-ci sur la large cellule photoélectrique unique 18, placée en arrière, cette cellule 18 reproduisant bien entendu celle normalement prévue dans l'autodirecteur. Le signal électrique obtenu en sortie 19 de la cellule photoélectrique 18 est exactement celui normalement obtenu en vol. Il est donc appliqué en 20 à un bloc électronique de traitement 21 qui est identique à celui placé dans l'autodirecteur et qui fournit en conséquence sur sa sortie 22 un courant pratiquement égal au courant de précéssion du gyroscope. Dans l'autodirecteur, ce courant de précéssion en 22 est appliqué au gyroscope (muni par exemple d'un aimant permanent) pour lui imprimer le couple de précéssion. Ici, il est appliqué à un circuit électronique 23 qui reçoit également en 37 la mesure de la rotation de la grille 15 par un dispositif 38 et qui est apte à en extraire sur deux sorties 24 et 25 des signaux représentatifs des déviations angulaires à donner respectivement aux miroirs 6 et 10 pour que la variation de déviation du flux 5 qu'ils engendrent soit celle correspondante à la précéssion du gyroscope. Ces signaux de déviation en 24 et 25 sont appliqués aux moteurs des blocs 8 et 12 à travers des intégrateurs respectifs 26 et 27. La cible n'étant cependant pas fixe en position comme l'est le générateur de lumière 1, des additionneurs respectifs 28 et 29 sont prévus en sorties du circuit 23 pour recevoir, en 30 et 31 des données représentatives de la vitesse angulaire de déplacement de cette cible. En poutre, ces additionneurs 28 et 29 reçoivent, respectivement en 32 et 33, des données représentatives des perturbations existant normalement en vol (telles que les bruits de cible), ces données émanant d'un générateur de bruits 34 prévu à cet effet. En outre, comme figuré en traits mixtes sur le dessein, ce dispositif de test peut aisément être utilisé en cibles multiples. Il suffit pour cela d'insérer par exemple, en amont des miroirs 6, 10, une lame semiréfléchissante 35 qui reçoit un pinceau lumineux 36 provenant d'un autre trou-source représentatif d'une deuxième cible. L'intérêt du simulateur qui vient d'être décrit réside essentiellement dans la mise en oeuvre à faible coût d'un test en temps réel de la partie traitement du signal de l'autodirecteur. En particulier, la génération sans approximation du signal de cellule, par reproduction du phénomène réel de convolution de l'image sur l'élément d'analyse que constitue par exemple la grille rotative de modulation, ainsi que la grande dimension que l'on peut ainsi conférer à cet élément d'analyse, rendent aisés les mises au point, les évolutions, et l'adaptation à différents types d'autodirecteurs. Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. C'est ainsi par exemple qu'elle s'applique de même façon à la simulation d'un autodirecteur sans boucle de poursuite, ou même sans gyroscope, ainsi qu'à celle d'un autodirecteur à mosaïque de cellules photoélectriques. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de simulation au sol du traitement normalement réalisé en vol par l'autodirecteur d'un missile ou autre engin volant, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif (1, 3, 37) de création d'un flux lumineux (5) sensiblement identique à celui normalement reçu en vol, et en provenance de la cible, par l'autodirecteur deux miroirs rotatifs (6, 10) de position angulaire commandée par des moteurs respectifs (8, 12) , ces miroirs étant placés en série sur le trajet de ce flux lumineux (5) et étant aptes à respectivement dévier ce dernier de l'un et l'autre des deux angles qui correspondent à la déviation angulaire normalement mesurée par cet autodirecteur ; puis un dispositif d'analyse (15, 17, 18) à une ou plusieurs cellules photoélectriques de détection (18), ce dispositif d'analyse reproduisant à plus grande échelle celui qui équipe cet autodirecteur un dispositif électronique de traitement (21) du signal ainsi détecté (19), ce dispositif (21) étant pratiquement identique à celui de l'autodirecteur cet et des moyens (23, 28, 29, 26, 27, 38) pour additionner au signal de sortie (22) de ce dispositif de traitement (21) au moins un signal (30, 31) représentatif du mouvement de la cible, pour intégrer le signal résultant et pour l'appliquer sélectivement aux deux miroirs rotatifs (6, 10) afin de corriger leurs positions angulaires respectives pour faire varier la direction dudit flux lumineux (5) de la même façon que varie, en vol, sa direction relative par rapport à une référence fixe. 2 - Dispositif de simulation, selon la revendication 1, d'un autodirecteur gyroscope normalement équipé d'une grille rotative de modulation et d'un gyroscope, caractérisé en ce que ledit dispositif d'analyse comporte une grille rotative de modulation (15) qui est sensiblement identique à celle de l'autodirecteur, mais de plus grandes dimensions, et qui tourne à la vitesse angulaire de ce gyroscope. 3 - Dispositif de simulation selon la revendication 2, caractérisé en ce que cette grille de modulation (15) est de dimensions plusieurs dizaines de fois supérieures à celle de l'autodirecteur. 4 - Dispositif de simulation selon la revendication 3, caractérisé en ce que cette grille de modulation (15) est d'un diamètre de l'ordre de 45 millimètres. 5 - Dispositif de simulation selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'un condenseur de lumière (17) est prévu entre cette grille de modulation géante (15) et la cellule photoélectrique de détection (18). 6 - Dispositif de simulation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des moyens (34, 32, 33) sont prévus pour introduire, de même façon qu'est introduit ledit signal électrique (30, 31) représentatif du mouvement de la cible, un ou plusieurs signaux représentatifs d'une ou plusieurs perturbations tels que des bruits de cible. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu une ou plusieurs lames réfléchissantes (35) sur le trajet dudit flux lumineux (5) et en amont du premier miroir rotatif (6), afin d'utiliser ce dispositif de simulation pour des cibles multiples.