Brevet FR2702847A1 — publié le 19940923

L'invention concerne un dispositif pour la détection et la destruction d'hélicoptères ennemis, présentant une tête chercheuse à infrarouge se composant d'une optique IR, d'un détecteur IR qui délivre des signaux électriques en fonction du rayonnement IR incident et d'un système d'exploitation qui détermine l'amplitude et la fréquence des signaux électriques, la tête chercheuse, suspendue de préférence à un parachute, étant placée au-dessus de l'hélicoptère, captant le rayonnement IR qui est émis vers le haut par la turbine motrice et le panache de gaz d'échappement de l'hélicoptère et qui est modulé par les pales de rotor de l'hélicoptère, déterminant la position angulaire de l'hélicoptère par rapport à l'axe optique de la tête chercheuse et déclenchant des mesures de destruction appropriées Un dispositif de ce genre est connu d'après la demande DE-OS 29 07 249. Dans le dispositif connu, un détecteur pyroélectrique ou un détecteur à quadrants est utilisé comme détecteur. Le but de ces détecteurs spéciaux est d'une part de20 rendre possible une discrimination entre le rayonnement IR provenant d'un hélicoptère et le rayonnement IR d'un autre émetteur de rayonnement IR qui se trouve dans le champ visuel de la tête chercheuse, et cela par le fait que le rayonnement IR modulé par les pales de rotor de l'hélicoptère donne lieu à des séries d'impulsions électriques et que -le rayonnement IR d'une autre source de rayonnement donne lieu à des signaux électriques continus, le système d'exploitation ne procédant alors qu'à une évaluation des signaux en séquence d'impulsions. D'autre part, il doit être possible, par ces détecteurs, de déterminer la direction du rayonnement IR modulé arrivant et, par suite, la position angulaire de l'hélicoptère, afin de pouvoir ensuite détruire celui-ci par des dispositions appropriées Or, il est certes possible, à l'aide d'un détecteur pyroélectrique ou d'un détecteur à quadrants, d'effectuer dans le système d'exploitation une discrimination entre un rayonnement IR modulé et un rayonnement non modulé, mais la sensibilité est trop faible pour qu'il soit possible de mesurer le rayonnement de l'hélicoptère Les détecteurs pyroélectriques, par exemple à base de baryum/strontium/niobate, ont seulement un pouvoir de détection D* l O'-10 cm -'W Hz 1 '-2En outre, une détermination du type de l'hélicoptère, basée, comme on l'expliquera ci-après, sur une fréquence de modulation de grandeur prédéfinie, n'est pas possible Un autre inconvénient du dispositif connu consiste en ce que le détecteur pyroélectrique et le détecteur à quadrants ne fournissent, l'un comme l'autre, qu'une indication très imprécise de la position angulaire, ce qui rend très difficiles les mesures de destruction: par exemple, il n'est pas possible de procéder ainsi à un pilotage exact d'un missile dans la phase finale S'agissant de détecteurs pyroélectriques, il n'est guère possible d'obtenir un échelonnement fin du détecteur et les détecteurs à quadrants pourraient certes être partagés en un nombre de secteurs plus grand que quatre, mais il n'est résulte toujours pas un échelonnement en direction radiale du détecteur Un "échelonnement fin" et, par suite, une détermination plus exacte de la position angulaire de l'hélicoptère cible seraient certes possibles avec une caméra dite à image par rayonnement thermique, mais celle-ci ne permettrait pas la discrimination entre rayonnements modulé et non modulé, puisque les points individuels du détecteur sont explorés ligne par ligne par le système d'exploitation, ce qui fait qu'il n'est pas possible de distinguer si le rayonnement IR qui frappe le point individuel du détecteur est périodique ou ne l'est pas En cas d'utilisation d'une caméra à image par rayonnement thermique, il y aurait donc un grand risque de repérage de fausses cibles. Le but de la présente invention est donc d'améliorer le dispositif défini en préambule, de telle manière qu'une détermination exacte, aussi bien de la fréquence de modulation du rayonnement IR que de la position angulaire de celui-ci soit possible Ce but est atteint par le fait qu'il est disposé dans le plan focal de l'optique IR, en tant que détecteur IR, une matrice bidimensionnelle d'une multiplicité de cellules détectrices punctiformes, les cellules détectrices, faites d'une matière sensible à l'infrarouge à base de Cd Hg Te, d'In Sb ou similaires, étant sensibles dans la gamme de longueurs d'onde comprises entre 3 et 15 pm ou dans une gamme partielle de celle-ci, et pouvant être interrogées individuellement et successivement par le système d'exploitation, pour la détermination de la position angulaire de l'hélicoptère, assez vite pour qu'une transmission presque simultanée de toutes les valeurs de mesure soit effectuée. Ainsi, selon l'invention, il est disposé, dans le plan focal de l'optique IR, une matrice de cellules détectrices, dites pixels, ces pixels pouvant être interrogés individuellement et presque simultanément par le système d'exploitation, de telle manière que les signaux électriques fournis par les pixels rendent ensuite possibles, aussi bien une reconnaissance exacte qu'une localisation exacte d'un hélicoptère qui apparaît dans le champ de vision de la tète chercheuse En outre, avec la matrice de détecteurs selon l'invention, il est possible de reconnaître contrairement par exemple au détecteur à quadrants sans échelonnement radial si l'hélicoptère cible se trouve à proximité ou au bord du champ de vision, ce qui fait que des mesures appropriées, par exemple un élargissement du champ, peuvent être alors prises. La matrice de pixels peut déterminer, la fréquence de modulation du rayonnement IR arrivant avec une précision suffisante pour qu'il soit possible de tirer des conclusions sur le type d'hélicoptère d'après la fréquence, avec pour résultat une reconnaissance entre ami et ennemi, auquel cas le système d'exploitation est équipé d'un circuit de mémoire, dans lequel les fréquences de modulation d'hélicoptères ennemis sont mémorisées, et de circuits de comparaison pour comparer la fréquence de modulation du rayonnement IR reçu avec les valeurs de fréquence mémorisées. L'invention est ci-après expliquée de façon plus détaillée, en référence au dessin se composant d'une seule figure Ce dessin représente schématiquement la tête chercheuse du dispositif et le trajet des rayons à partir d'un hélicoptère qui apparaît dans le champ de vision de la tête chercheuse. Par 10 est désignée sur le dessin la tête chercheuse, ou plutôt sa partie (active) avant La tête chercheuse 10 présente un axe optique 11 et est munie, à sa pointe, d'une optique IR 13 qui, pour simplifier le dessin, a été représentée sous forme d'une lentille convergente Dans la pratique, il sera évidemment fait usage d'une optique à plusieurs parties, de préférence d'une optique composée de miroirs réglables, auxquels peuvent s'ajouter des filtres, diaphragmes ou similaires Dans le plan focal de l'optique 13 est disposée une matrice 14 d'une35 multiplicité de cellules détectrices punctiformes 15 Ces cellules détectrices 15, appelées d'habitude pixels, réagissent à une gamme d'ondes prédéfinie, à savoir à un rayonnement IR entre 3 et 14 pim, de préférence entre 3 et -5 et/ou entre 8 et 14 gm Dans la pratique, la matrice 14 peut être par exemple une matrice carrée de 16 000 pixels Les pixels sont faits de préférence de Cd Hg Te ou d'In Sb (D* 101 -10 "" cm W-l Hzl') ou d'une matière ayant une sensibilité à l'infrarouge comparable Les signaux électriques de sortie des différents pixels sont dirigés vers un système d'exploitation (non représenté sur le dessin), ce système d'exploitation interrogeant les pixels individuellement et presque simultanément, c'est-à-dire qu'il reçoit les signaux de sortie de ceux- ci simultanément, mais séparément L'évaluation par le système d'exploitation donne alors, d'une part, le lieu exact de la source de rayonnement IR et, d'autre part, la fréquence exacte de la modulation du rayonnement (lorsqu'une telle modulation existe>. Sur le dessin, la tête chercheuse 10 est dirigée, depuis le haut, vers le sol indiqué en 12, une source de rayonnement IR, à savoir un hélicoptère qui se trouve dans le champ de vision 17 de la tête chercheuse 10, étant désigné par 16 Dans ce cas, l'hélicoptère 16 est dans la région du bord du champ de vision 17 et, en conséquence, son image est formée, avec celle du rayonnement de son arrière-fond, sur les pixels correspondants au bord de la matrice 14, ce qui fait que le rayonnement qui arrive sur les pixels 15 est plus intense que celui qui arrive sur les pixels voisins Le système d'exploitation mesure le rayonnement sur tous les pixels sur lesquels arrive un rayonnement accru, et cela au moins jusqu'à ce qu'une modulation éventuellement existante, dans la gamme de fréquences caractéristique d'un hélicoptère, d'environ 10 à 30 Hz, puisse être reconnue Lorsqu'une telle fréquence de modulation est reconnue, il est également possible de déterminer le type de l'hélicoptère sur la base de la fréquence déterminée exactement, puisque les hélicoptères volent avec une vitesse de rotation relativement constante de leur rotor, d'o il résulte que la fréquence de modulation détectée définit le type d'hélicoptère, ce qui rend possible une distinction entre ami et ennemi La situation du pixel sur lequel a été constatée la modulation IR donne l'information de cible, c'est-à-dire l'angle de déviation de l'hélicoptère cible 16 par rapport à l'axe optique 11. A la suite de l'identification et de la localisation de l'hélicoptère cible, des mesures de destruction peuvent être déclenchées C'est ainsi que la tête chercheuse peut faire par exemple partie d'un missile -ui, après largage du parachute et, le cas échéant, allumage supplémentaire d'un moteur-fusée, se précipite sur l'hélicoptère cible sous la conduite ultérieure de la tête chercheuse, par exemple par pilotage proportionnel Une autre possibilité consiste en ce qu'un missile au sol est allumé par la tête chercheuse par radio et dirigé vers l'hélicoptère cible au moyen de la tête chercheuse. Afin d'éviter que lors de la descente de la tête chercheuse, l'hélicoptère cible sorte du champ de vision avec la réduction du champ de vision qui en résulte forcément, il convient de réaliser l'optique IR de telle manière que son champ de vision augmente automatiquement avec la descente du parachute Cela peut être obtenu par un mécanisme usuel. Il va de soi que le dispositif représenté peut subir de nombreuses modifications, sans que l'on s'écarte pour autant du domaine de l'invention Cela s'applique en particulier aux dimensions de la matrice de détecteurs et au nombre de cellules détectrices de la matrice, ainsi qu'à la forme de réalisation de l'optique IR et du système d'exploitation. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la détection et la destruction d'hélicoptères ennemis, presentant une tête chercheuse à infrarouge se composant d' une optique IR, d'un détecteur IR qui délivre des signaux électriques en fonction du rayonnement IR incident et d'un système d'exploitation qui détermine l'amplitude et la fréquence des signaux électriques, la tête chercheuse, suspendue de préférence à un parachute, étant placée au- dessus de l'helicoptère, captant le rayonnement IR qui est émis vers le haut par la turbine motrice et le panache de gaz d'échappement de l'hélicoptère et qui est modulé par les pales de rotor de l'helicoptère, déterminant la position angulaire de l'hélicoptère par rapport à l'axe optique de la tête chercheuse et déclenchant des mesures de destruction appropriées, caractérisé en ce qu'il est disposé dans le pian focal de l'optique IR ( 13), en tant que détecteur IR, une matrice bidimensionnelle ( 14) d'une multiplicité de cellules détectrices punctiformes ( 15), les cellules détectrices ( 15), faites d'une matière sensible à l'infrarouge à base de Cd Hg Te, d'In Sb ou similaires, étant sensibles dans la gamme de longueurs d'ondes compris entre 3 et 15 gm ou dans une gamme partielle de celle-ci, et pouvant être interrogées individuellement et successivement par le système d'exploitation, pour la détermination de la position angulaire de l'hélicoptère ( 16), assez vite pour qu'une transmission presque simultanée de toutes les valeurs de mesure soit effectuée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'exploitation est équipé d'un circuit de mémoire, dans lequel les fréquences de modulation d'hélicoptères ennemis ( 16) sont mémorisées, et de circuits de comparaison pour comparer la fréquence de modulation du rayonnement IR reçu avec les valeurs de fréquence mémorisées. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'optique IR ( 13) présente un angle latéral maximal ( 17) variable, de telle manière que le champ de vision puisse être modifié de façon commandée. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'optique IR est constituée par des miroirs réglables. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les cellules détectrices ( 15) sont sensibles dans la gamme d'ondes comprise entre 3 et 5 Hpm.