Brevet FR2700850A1 — publié le 19940729

La présente invention a pour objet un dispositif de détection d'une cible sur une ligne de visée, comprenant au moins un premier détecteur1 sensible, dans une bande infra-rouge, à des rayonnements parallèles à la dite ligne de visée, et des premiers moyens de traitement du signal de sortie dudit premier détecteur, agencés pour délivrer un signal de détection de la cible. Un tel dispositif est utilisé, par exemple, pour 1 t acquisition d'une cible à détruire par un engin du type "sous-munitiont', ctest-à-dire largué par un missile porteur à une certaine distance d'une zone où évolue une cible, par exemple un char d'assaut, et qui doit tout d'abord localiser ce char, avant de se diriger vers lui afin de le détruire. On connais déjà de nombreux dispositifs du type défini ci-dessus, qui souffrent cependant tous du fait que, dans certaines conditions, la probabilité de détection dlune cible peut être relativement faible. Ces conditions sont, par exemple, la présence de fumée ou de brouillard, qui atténuent les rayonnements infra-rouge, ou encore la présence d'un sol chaud, qui fait que les cibles apparaissent sur ce dernier avec un contraste insuffisant. De plus, si, dans un tel dispositif, on souhaite éviter les détections de fausses cibles constituées par des points chauds comme par exemple les incendies, il est nécessaire de procéder à une détection dans deux bandes infra-rouges distinctes, puis de procéder à un traitement des signaux détectés, ce qui complique le dispositif. Pour éviter ces inconvénients, il est connu de coupler un tel dispositif à un radar fonctionnant dans une bande millimétrique. Cependant l'énergie émise par le radar peut être détectée par l'ennemi, qui peut alors tenter de détruire l'engin en vol. De plus, la présence d'un émetteur puissant et encombrant alourdit l'ensemble. La présente invention vise à pallier les inconvénients précédents, en procurant un dispositif de détection totalement passif, et donc difficile à déceler, et qui fonctionne avec une bonne probabilité de détection en cas de fumée ou de brouillard, et lorsque le sol est chaud. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé par le fait qutil comprend, de plus, au moins un deuxième détecteur, sensible, dans une bande millimétrique, à des rayonnements électromagnétiques naturels parallèles à ladite ligne de visée, et des deuxièmes moyens de traitement du signal de sortie dudit deuxième détecteur, pour commander lesdits premiers moyens de traitement. Avec le dispositif de l'invention, les cibles métalliques sont tout d'abord détectées, meme en présence de fumée ou de brouillard. Ensuite, parmi les cibles métalliques détectées, on ne retient que celles qui sont chaudes, ce qui procure une bonne probabilité de détection. De plus, compte tenu des longueurs d'ondes relatives des rayonnements millimétriques et infra-rouge, la résolution obtenue à partir du rayonnement millimétrique est plus grossière que celle obtenue à partir du rayonnement infra-rouge. La recherche, qui se fait par balayage du terrain, peut donc être assez rapide sans pour autant entre imprécise, le rayonnement millimétrique permettant tout d'abord une localisation approximative, celle-ci se trouvant ensuite affinée à l'aide du rayonnement infra-rouge. Avantageusement, lesdits premiers moyens de traitement comprennent des premiers moyens de comparaison à un seuil, lesdits deuxièmes moyens de traitement comprennent des deuxièmes moyens de comparaison à un seuil, recevant le signal de sortie dudit deuxième détecteur, et il est prévu des moyens, commandés par lesdits deuxièmes moyens de comparaison, pour appliquer auxdits premiers moyens de comparaison le signal de sortie dudit premier détecteur. L'électronique de traitement du dispositif est alors particulièrement simple. Avantageusement encore, ledit dispositif de détection comprend un système optique de réception, commun aux rayonnements infra-rouge et millimétrique et une lame dichroïque disposée sur l'axe optique dudit système optique, ledit premier détecteur est disposé pour recevoir les rayonnements réfléchis par ladite lame, et ledit deuxième détecteur est disposé pour recevoir les rayonnements transmis par ladite lame. La présente invention sera mieux comprise grâce à la description suivante de la forme de réalisation préférée du dispositif de réception de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un engin en phase de recherche, et de sa cible, - la figure 2 est un schéma par blocs du dispositif d'acquisition de l'engin de la figure 1, - la figure 3 est un schéma du système optique du dispositif d'acquisition de la figure 2, - la figure 4 est un schéma par blocs du circuit électronique du dispositif d'acquisition de la figure 2, et, - la figure 5 représente des diagrammes temporels des signaux de sortie des détecteurs du système optique de la figure 3. En référence à la figure 1, le dispositif de détection de l'invention est destiné à équiper un engin 1, afin de lui permettre de détecter une cible 2 à détruire. L'engin 1 est ici un missile tactique, ou un engin du type connu désigné par l'expression "sous projectile" ou sous munition, ctest-à-dire qutil est largué par un missile porteur, non représenté sur la figure 1, à une certaine distance de la cible 2, qui est ici un char. L'engin I est pourvu d'un dispositif d'acquisition 3, qui lui permet de rechercher et de détecter la cible 2, afin, ensuite, de se diriger vers elle pour la détruire. A cet effet, le dispositif d'acquisition 3 comprend un dispositif de détection dont la ligne de visée 4 effectue une figure de balayage 5 du terrain sur lequel est susceptible de se trouver la cible 2, et lorsque le dispositif de détection détecte la présence de la cible 2 sur la ligne de visée 4, il délivre un signal de détection qui commande, ici, un système autodirecteur de type connu et non représenté, dont est pourvu engin 1 afin de se diriger vers la cible 2. En référence à la figure 2, le dispositif d'acquisition 3 comprend un dispositif de balayage 7 associé au dispositif de détection de l'invention, celui-ci comprenant un système optique 8, d'axe optique 4', et un circuit électronique 9. Le dispositif de balayage 7 comprend un dispositif de déviation agencé pour que les rayonnements parallèles à la ligne de visée 4 soient déviés parallèlement à l'axe optique 4'. Lorsque le signal binaire B est au niveau haut, le dispositif de déviation est commandé pour que la ligne de visée 4 se déplace en suivant le parcours 5 de balayage. Le dispositif de balayage 7 est donc à la portée de l'homme de métier, et il ne sera pas davantage décrit. Le circuit électronique 9 reçoit ici deux signaux analogiques IR et MM en provenance du système optique 8, délivre un signal binaire B au dispositif de balayage 7, et un signal binaire de détection SD destiné au système autodirecteur non représenté. En référence à la figure 3, le système optique 8 est du type connu Cassegrain, centré sur l'ami optique 41. I1 comprend un miroir primaire 81, concave et percé en son centre d'un orifice 810, et un miroir secondaire 82. De façon connue, le miroir primaire 81 réfléchit les rayonnements électromagnétiques incidents sur le système, et sensiblement parallèles à l'axe optique 4', vers le miroir secondaire 82, qui les réfléchit, à son tour, vers l'orifice 810 du miroir primaire 81. En aval de cet orifice 810 est disposée une lame dichrolque 83, inclinée à 45 sur l'axe optique 4'. La lame dichroïque 83 est du type connu qui laisse passer les rayonnements électromagnétiques de longueur d'onde supérieure à une longueur d'onde de coupure et qui réfléchit les autres rayonnements électromagnétiques. La longueur d'onde de coupure est ici choisie à une valeur intermédiaire entre les longueurs d'ondes de la bande millimétrique et les longueurs d'ondes de la bande infra-rouge. Un détecteur 85 pour ondes millimétriques est disposé au foyer de l'ensemble collecteur comprenant les miroirs 81 et 82. Le détecteur 85 est ici un détecteur à jonction Josephson de type S.I.S. (Suproconducteur - Isolant Supraconoucteur) monté dans un dispositif de refroidisse- ment non représenté car classique.Du fait de son très faible niveau de bruit et de sa bonne sensibilité dans une large gamme spectrale, le détecteur 85 peut détecter, avec un rapport signal à bruit suffisant, les rayonnements électromagnétiques naturels, dans une bande millimétrique, parallèles à la ligne de visée et en provenance de sources disposées sur cette ligne de visée 4, sources comme, par exemple, un sol couvert ou non de végétation, des constructions métal s ~ signal MM. tiques ou non, ou aes venicuies.Le aetecteur o) deilvre le, Sur un axe 4t' perpendiculaire à l'axe optique 4' au point où il croise la lame dichroïque 83, et au foyer de 1 t ensemble collecteur comprenant les miroirs 81 et 82, est disposé un détecteur 87 infra-rouge, de type connu, monté dans un dispositif de refroidissement non représenté car classique. Le détecteur 87 est assez sensible pour détecter, avec un rapport signal à bruit suffisant, las rayonnements parallèles à E ligne de visée et émis, dans une bande infrarouge, par les sources précédentes, lorsqu'elles sont disposées sur la ligne de visée 4. Le détecteur 87 délivre le si gnal IR. En référence à la figure 4, le circuit électronique 6 de traitement des signaux analogiques MM et IR en sortie des détecteurs 85 et 87, respectivement, est maintenant décrit. Le signal MM est appliqué, après amplification dans un amplificateur 90 et filtrage dans un filtre 91, à une entrée d'un comparateur 92, analogique, dont l'autre entrée reçoit une première tension de seuil SM. La sortie binaire du comparateur SM est reliée à l'entrée d'un circuit monostable 93, et à une entrée d'un circuit logique ET 94, dont 11 autre entrée reçoit le signal de sortie du circuit monostable 93. Le signal IR est appliqué, après amplification dans un amplificateur 95 et filtrage dans un filtre 96, et par l'intermédiaire d'un commutateur commandable 97, à une entrée d'un comparateur 98, dont l'autre entrée reçoit une deuxième tension de seuil SI. La sortie du comparateur 98 délivre le signal SD. L'entrée de commande du commutateur commandable 97 reçoit le signal de sortie d'un circuit logique OU 99 dont une entrée reçoit le signal de sortie du circuit logique ET 94 et dont l'autre entrée reçoit le signal SD. Le signal SD est inversé dans un inverseur 100 pour donner le signal B. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne comme suit. Au moment où l'engin 1 est largué par son missile porteur, le signal B est au niveau haut, et la ligne de visée 4 se déplace selon le parcours de balayage 5. Ici, et à titre exemple, ce parcours balayage est effectué ligne par ligne, pour balayer le terrain sur lequel est susceptible de se trouver la cible à la manière d'une image de télévision. La vitesse de balayage est de quelques dizaines de degrés par seconde, et l'amplitude totale du balayage de 450. Le système optique 8 reçoit donc l'ensemble des rayonnements parallèles à la ligne de visée, et en particulier les rayonnements situés dans la bande millimétrique dans laquelle est sensible le détecteur 85, et dans la bande infra-rouge dans laquelle est sensible le détecteur 87. Les signaux MM et DS ont des variations temporelles représentées sur la figure 5. Le signal MM est en moyenne à un niveau lié au coefficient d'émissivité du rayonnement microonde naturel du sol, ainsi qu'à sa température, et il présente des creux, qui correspondent à la présence de masses métalliques sur la ligne de visée. En effet, comme cela est connu, le coefficient d'émissivité du rayonnement microonde naturel dans la bande millimétrique est de l'ordre de 0,8 à 0,9 pour la plupart des sols, alors qu'il est seulement de 0,1 pour les métaux. Ceux-ci étant donc essentiellement réfléchissants, renvoient le rayonnement du ciel correspondant à un corps de température équivalent à environ 100 E, donc beaucoup plus froid que le sol. Le signal IR est normalement à un niveau lié à la température du sol, et il présente des pics, qui correspondent à la présence de sources plus chaudes sur la ligne de visée. Comme on peut le remarquer sur la figure 5, les pics du signal IR sont plus étroits que les creux du signal MM du fait que, le système optique 8 étant commun aux deux rayonnements infra-rouge et millimétrique, la résolution angulaire pour le rayonnement infra-rouge est meilleure que pour le rayonnement millimétrique. Le seuil SM est déterminé pour être franchi par le signal MI amplifié et filtré, lorsque la masse métallique à l'origine de ce franchissement est susceptible d'être celle d'une cible, ici un char. Tant que le seuil SM n'est pas franchi, la sortie du comparateur 92 reste au niveau bas, ainsi que la sortie du circuit monostable 93, et la sortie du circuit logique ET 94. Le commutateur 97 étant ouvert, la sortie du comparateur 98, c'est-à-dire le signal SD reste au niveau bas et le signal B au niveau haut. Dès que le seuil SM est franchi, la sortie du comparateur 92 passe au niveau haut, ainsi que celle du circuit monostable 93. Aussi, si le franchissement du seuil SM par le signal MM est supérieur à une certaine durée, la sortie du circuit logique ET 94 passe au niveau haut ce qui provoque, par l'intermédiaire du circuit OU 99, la fermeture du commutateur 97. Lorsque la source métallique qui a été à l'origine du franchissement du seuil SM est une source chaude, un pic du signal IR, amplifié et filtré, franchit le seuil SI et le signal SD passe au niveau haut, indiquant qu'une source métallique chaude a été détectée. Le signal B passe aussitôt au niveau bas et le balayage est arreté. Le commutateur 97 reste alors fermé tant que le signal IR reste au-dessus du seuil, c'est-à-dire tant que la cible reste sur la ligne de visée 4, meme si la sortie du circuit logique ET 94 revient au niveau bas. Le signal SD commande le déclenchement du système autodirecteur, de type connu, afin que l'engin l se dirige vers la cible 2. Naturellement, le système auto-directeur utilise avantageusement le système optique 8, et à cet effet, le détecteur infra-rouge 87 peut comprendre en fait quatre détecteurs élémentaires délivrant quatre signaux utilisés, en combinaison avec une rotation de la ligne de visée 4, comme cela est connu, pour déterminer les coordonnées écartométriques de la cible 2. De même, le détecteur infra-rouge peut comprendre une barrette ou une matrice de détecteurs analysant une image balayée grâce à une rotation de la lame dichroïque 83, le signal IR résultant de l'analyse séquentielle, ligne par ligne, de l'image. Naturellement, la portée de la présente demande n'est pas limitée à la description qui vient d'etre faite. C'est ainsi que le dispositif de détection infra-rouge utilisé peut avantageusement être du type bi-spectral, comme cela est connu, pour réduire encore la probabilité de fausse détection. De même le dispositif de détection de l'invention peut entre disposé sur un engin du type prévu qui tombe vers le sol en tournant autour d'un axe vertical, et qui déclenche la mise à feu de l'engin lorsqu'une cible est détectée sur la ligne de visée. Dans ce cas, le système optique reste solidaire de l'engin, la ligne de visée restant toujours confondue avec l'axe de engin, le balayage étant obtenu par les mouvements de engin lui-meme. De même, au lieu du dispositif de balayage qui a été décrit, on peut monter le système optique 8 à la cardan par rapport au corps du missile, le système optique 8 étant entraîné par des moteurs pour effectuer la figure de balayage. Cette solution ne permet pas des vitesses de balayage aussi élevées que la solution de la figure 2, mais elle permet d'utiliser un système optique de grande surface, et elle conduit donc à une meilleure résolution et à une meilleure sensibilité sur la voie millimétrique. Enfin, il peut être prévu sur la voie infra-rouge, un balayage supplémentaire à haute résolution, circulaire et centré sur un détecteur à quatre éléments en croix, et obtenu à l'aide d'une lame sensiblement, mais non rigoureusement, parallèle à l'axe optique 4", et animée d'un mouvement de rotation par rapport à celui-ci. Enfin, il est évidemment à la portée de l'homme de métier de modifier, le cas échéant, le dispositif pour qu'unie nouvelle recherche ait lieu si, en cours de la poursuite, le signal MM n'est plus significatif de la présence d'une source métallique. Revendications 1 - Dispositif de détection d'une cible sur une ligne de visée (4) comprenant au moins un premier détecteur (87), sensible, dans une bande infra-rouge, à des rayonnements parallèles à ladite ligne de visée (4), et des premiers moyens de traitement (95, 96, 98) du signal de sortie (IR) dudit premier détecteur (87) agencés pour délivrer un signal de détection (SD) de ladite cible, dispositif caractérisé par le fait qu'il comprend, de plus, au moins un deuxième détecteur (85), sensible, dans une bande millimétrique, à des rayonnements électromagnétiques naturels parallèles à ---- ladite ligne de visée (4), et des deuxièmes moyens de traitement (90-94, 99) du signal de sortie ( > M) dudit deuxième détecteur (85), pour commander lesdits premiers moyens de traitement (95, 96, 98). 2 - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdits premiers moyens de traitement (95, 96, 98) comprend nent des premiers moyens de comparaison (98) à un seuil, lesdits deuxièmes moyens de traitement (90-94, 99) comprennent des deuxièmes moyens de comparaison (92) à un seuil, recevant le signal de sortie (MM) dudit deuxième détecteur (85), et il est prévu des moyens (97), commandés par lesdits deuxièmes moyens de comparaison (92), pour appliquer auxdits premiers moyens de comparaison (98) le signal de sortie (six) dudit premier détecteur (87). 3 - Dispositif selon l'une des revenaications l ou 2, comprenant un système optique (81, 82) de réception, commun aux rayonnements infra-rouge et millimétrique et une lame dichroique (83) disposée sur l'axe optique (4') dudit système optique (81, 32), dans lequel ledit premier détecteur (87) est disposé pour recevoir les rayonnements réfléchis par ladite lame (83), et ledit deuxième détecteur (85) est disposé pour recevoir les rayonnements transmis par ladite lame (83). 4 - Dispositif selon îtune des revendications 1 à 3, dans lequel ledit deuxième détecteur (85) est un détecteur à jonction Josephson de type S.I.S., refroidi.