Brevet FR2719662A1 — publié le 19951110

i 2719662 Procédé et dispositif de détermination de-la position angulaire de roulis d'un missile en rotation La présente invention concerne un procédé de détermination de la position angulaire de roulis d'un missile en rotation par rapport à une station fixe, à l'aide d'un rayon de lumière laser émis par la station fixe et reçu par le missile. L'invention concerne en outre un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Pour les projectiles en rotation, pour lesquels pendant le vol il est procédé à une correction de trajectoire, il faut en règle générale déterminer l'angle de roulis du projectile par rapport à une valeur de référence (souvent fixe à terre), afin d'allumer dans une position correcte les charges de correction correspondantes. Il est déjà connu de déterminer l'angle de roulis au moyen de capteurs magnétiques. Dans ce cas, un capteur magnétique relié au projectile coupe pendant sa rotation des lignes de champ périodiquement différentes du champ magnétique terrestre, de sorte qu'à la sortie du capteur on obtient un signal périodique et caractéristique de la vitesse de rotation du projectile. Pour obtenir une affectation sans équivoque de la position angulaire du projectile à un système de référence fixe à terre, il est toutefois nécessaire dans ce cas de placer un aimant, dans la zone de la bouche du tube du dispositif de tir, qui transmet au projectile un signal de référence correspondant, à sa sortie du tube. La détermination de la position de roulis au moyen de capteurs magnétiques a pour inconvénient la complexité relativement élevée et l'usure relativement grande de l'aimant de bouche. 2 2719662 On connalt en outre déjà des procédés optiques destinés à déterminer la position de roulis du missile. On utilise dans ce cas un rayon laser utilisé de toute façon comme rayon de guidage pour le missile et on exploite sa polarisation. Dans ce cas, la rotation du missile est détectée par la variation d'intensité du rayonnement reçu, qui traverse un filtre de polarisation (analyseur) tournant avec le missile. Etant donné que dans ce cas aussi la position angulaire du missile ne peut être déterminée que modulo 180 , il faut au début du tir également une corrélation claire des coordonnées du projectile par rapport à un système de référence (par exemple fixe à terre). Cette corrélation peut s'obtenir en plaçant latéralement un émetteur dans le dispositif de mise à feu et un deuxième détecteur décalé latéralement, dans le missile. Ce dernier définit la position du projectile à proximité de l'arme. La position est ensuite déterminée par comptage des passages de polarisation. Ce dispositif a également pour inconvénient l'appareillage relativement complexe, d'autant qu'il faut en particulier un émetteur supplémentaire dans le dispositif de mise à feu. On peut imaginer en outre une série d'autres procédés destinés à déterminer la position angulaire de roulis, qui suppose toutefois, en règle générale, que le missile se déplace toujours suivant une trajectoire coaxiale à un rayon de guidage. C'est ainsi qu'on pourrait placer par exemple chaque fois un diaphragme ne présentant pas une symétrie en miroir côté laser et un diaphragme correspondant côté missile, dans le parcours du rayon de guidage, les diaphragmes étant conçus de manière qu'il ne résulte une clarté maximale derrière le diaphragme côté missile que si les deux diaphragmes de même forme sont orientés parallèlement l'un à l'autre. Une disposition coaxiale du rayon de 3 2719662 guidage et du récepteur constitue cependant l'exception et ne peut donc être supposée en règle générale. L'invention a pour but d'indiquer un procédé et un dispositif de détermination de la position angulaire de roulis du type précité, qui soit simple, d'un coût avantageux et en outre précis et dans lequel le missile puisse se trouver dans une position quelconque, à l'intérieur du rayon de guidage. En ce qui concerne le procédé, ce but est atteint suivant l'invention en ce que par mise en place d'un élément holographique dans le parcours du rayon de la lumière laser, il est procédé à un codage de phase du rayon laser, dans la zone de la station fixe, en ce que le rayon laser est décodé dans le missile par un autre élément holographique relié au missile, l'élément holographique côté missile étant choisi de manière qu'une clarté maximale ne se produise sur un détecteur de réception, placé dans le missile, que si l'élément holographique côté missile et l'élément holographique côté station fixe présentent des positions concordantes, mais en particulier des positions angulaires égales, et en ce que les variations de la clarté sont traitées ultérieurement dans un dispositif électronique situé en aval du premier détecteur de réception. Pour le dispositif, ce but est atteint suivant l'invention en ce que la station fixe comporte un élément optique avec structure d'amplitude et/ou de phase, en particulier un élément holographique, par lequel le rayon laser est codé avec une structure d'amplitude et/ou de phase définie, en ce que le dispositif de réception comporte également dans le fond du missile un élément holographique tournant avec le missile à travers lequel passe le rayon laser avant d'arriver sur le premier détecteur de réception, l'élément holographique côté missile étant choisi de manière que la clarté maximale ne se produise sur le 4 2719662 premier détecteur de réception, placé dans le missile, que si l'élément holographique côté missile et l'élément holographique côté station fixe présentent des positions concordantes, en particulier les mêmes positions angulaires. L'invention repose pour l'essentiel sur l'idée d'utiliser, pour déterminer la position angulaire de roulis d'un missile, un rayon de guidage codé en phase à l'aide d'un élément holographique. Ce rayon de guidage est ensuite décodé dans un dispositif de réception du missile, au moyen d'un autre élément holographique, qui est relié rigidement au missile. L'autre élément holographique est conçu de manière que la clarté maximale ne se produise sur le détecteur de réception que s'il est parallèle à l'élément holographique côté laser (c'est-à-dire qu'au rayon de guidage doit être donnée une information qui n'est pas dans une symétrie en miroir). Etant donné que l'information n'est stockée que comme information de phase dans le rayon de guidage, il n'est plus nécessaire d'orienter le détecteur de réception du missile coaxialement au rayon de guidage. Le détecteur de réception peut au contraire se trouver en un endroit quelconque à l'intérieur du rayon de guidage, à condition toutefois qu'il soit orienté dans des limites déterminées, avec son axe parallèle au rayon de guidage. Dans un exemple de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, la position angulaire de roulis précise du missile n'est déterminée qu'à proximité du dispositif de tir selon le procédé suivant l'invention et comme décrit précédemment - la position du missile est déterminée par extrapolation, à partir des variations d'intensité, par utilisation d'un filtre de polarisation dans le missile. Dans ce cas le 2719662 dispositif de mise en oeuvre du procédé est d'une construction particulièrement simple, si l'élément holographique côté missile est configuré en même temps comme polarisateur. Diverses autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'invention sont représentées à titre d'exemples non limitatifs sur les dessins annexes. La figure i représente de manière schématique un dispositif suivant l'invention, constitué d'un dispositif de mise à feu pour un projectile gyrostabilisé avec un dispositif à laser; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la partie côté culot d'un missile; les figures 3 et 4 sont deux vues schématiques de la détermination optique de la position angulaire de roulis, illustrant le fonctionnement de l'invention. Sur la figure 1, la référence i désigne un dispositif de tir destiné à tirer des projectiles gyrostabilisés 2. Le dispositif de tir i est relié à un dispositif à laser 3 destiné à produire un rayon de guidage 4 et à un système de guidage de tir, désigné par la référence 5. A l'aide d'un élément holographique 6, placé sur le dispositif à laser 3, le rayon de guidage 4 est codé en phase et parvient dans un dispositif de réception 8, placé dans le culot 7 du projectile 2, dispositif de réception qui est retracé pour l'essentiel sur la figure 2. Le dispositif de réception 8 est protégé vers l'extérieur par une plaque de couverture optiquement perméable ou par une plaque de protection 9, qui tombe après sortie du tube et est essentiellement constitué 6 2719662 d'une lentille 10, d'un autre élément holographique 11, qui est relié sur les bords au culot 7 du projectile et qui est conçu en même temps en tant que polarisateur, ainsi que de deux détecteurs de réception 12, 13 et d'un dispositif électronique 14 avec microprocesseur 15 monté en aval. Le rayon de guidage 4 polarisé linéairement, modulé en phase, à l'aide de l'élément holographique 6 (figure 1), parvient à travers la plaque de couverture 9, la lentille 10 et l'élément 11, sur le détecteur de réception 12 ainsi que - par suite de la dispersion sur la structure de l'élément holographique 11 - dans le détecteur de réception 13. Le détecteur de réception 12 sert dans ce cas en liaison avec l'élément holographique 11, servant de polarisateur, à déterminer la vitesse de rotation du projectile 2. A cet effet les variations de l'intensité, qui se produisent lors de la rotation du projectile 2 et donc aussi de l'élément 11 (le sens de polarisation du rayon laser 4 reste constant pendant la mesure), sont mesurées avec le détecteur 12. Le détecteur de réception 13 sert suivant l'invention à déterminer la position angulaire de roulis absolu du projectile 2 dans une première plage de distance (voisinage) 17 (figure 1). Il reçoit toujours la clarté maximale lorsque les deux éléments holographiques 6 et 11 sont parallèles entre eux. Etant donné que les informations données par l'élément holographique 6 sont stockées uniquement en tant qu'information de phase dans le rayon de guidage 4, il n'est plus nécessaire d'orienter le projectile avec l'élément holographique 11 et le détecteur de réception 13, coaxialement au rayon de guidage 4. Le détecteur de réception 13 est placé dans le projectile, en un point qui est défini par la géométrie de l'élément holographique, donc par exemple aussi - comme représenté sur la figure 2 - sur 7 2719662 le bord extérieur supérieur du dispositif de réception 8. Après détermination de la position angulaire de roulis du projectile 2 dans la zone avoisinante 17, l'autre détermination de la position angulaire de roulis peut avoir lieu par extrapolation et utilisation de la vitesse de rotation du projectile 2, déterminée avec le détecteur de réception 12. L'avantage de l'utilisation des éléments holographiques 6 et 11 (figures 1 et 2) est encore expliqué ci-après en référence aux figures 3 et 4: la figure 3 représente une disposition possible de principe destinée à déterminer clairement l'angle de roulis. La référence 18 désigne une source lumineuse qui produit un rayon de lumière (rayon de guidage) 19 non nécessairement polarisé, qui parvient, par un diaphragme 20 et un diaphragme 21, tournant avec le projectile (non représenté pour plus de clarté), sur un détecteur de réception 22. Pour permettre la détection sans équivoque de la position du projectile, le rayon de guidage doit recevoir une information qui n'est pas dans une symétrie en miroir. Dans le cas présent, ceci s'obtient en ce que les ouvertures des deux diaphragmes , 21 ont la forme d'un "F". Comme le montre directement la figure 3, on n'a une détection sans équivoque de la position avec ce dispositif que si le détecteur de réception 22 se trouve toujours coaxialement dans le rayon de guidage 19. Ceci n'est pas nécessaire avec le dispositif suivant l'invention, représenté de manière schématique sur la figure 4. La référence 23 désigne dans ce cas encore une source lumineuse, ici un laser, la référence 24, le rayon de guidage et la référence 25, un premier élément holographique. Le rayon de guidage 24 est modulé en phase par l'élément holographique 25 et parvient, par 8 2719662 un second élément holographique 26, placé côté projectile, sur un détecteur de réception 27. Comme indiqué sur la figure 4 par les axes médians pourvus des références 28 et 29, le détecteur de réception 27 n'a pas besoin d'être orienté coaxialement au rayon de guidage 24, mais peut se trouver aussi dans une position parallèle à l'axe. Dans l'élément holographique 11, est stockée comme modèle d'interférence la superposition d'au moins deux champs d'ondes. En raison du principe holographique, lors de l'exposition de l'élément 11 avec l'un de ces champs d'ondes, l'autre est reconstruit avec position angulaire correcte dans le rayon de guidage. La position latérale dans le rayon de guidage n'est pas importante dans ce cas. L'un de ces champs d'ondes est produit par une source lumineuse ponctuelle dont l'image reconstruite parvient sur le détecteur 13. 9 2719662 REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination de la position angulaire de roulis d'un missile (2) en rotation par rapport à une station fixe (1), à l'aide d'un rayon de lumière laser (4, 24) émis par la station fixe (1) et reçu par le missile (2), caractérisé en ce que par mise en place d'un élément holographique (6, 25) dans le parcours du rayon de la lumière laser (4, 24), il est procédé à un codage de phase du rayon laser (4, 24), dans la zone de la station fixe (1), en ce que le rayon laser (4, 24) est décodé dans le missile (2) par un autre élément holographique (11, 26) relié au missile (2), l'élément holographique (11, 26) côté missile étant choisi de manière qu'une clarté maximale ne se produise sur un détecteur de réception (13, 27), placé dans le missile (2), que si l'élément holographique côté missile (11, 26) et l'élément holographique côté station fixe (6, ) présentent des positions concordantes, mais en particulier des positions angulaires égales, et en ce que les variations de la clarté sont traitées ultérieurement dans un dispositif électronique (14) situé en aval du premier détecteur de réception (13, 27). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position angulaire de roulis n'est mesurée que dans une première plage de distance (17) donnée de la station fixe (1) et en ce qu'ensuite la position angulaire de roulis est déterminée par rapport à la station fixe (1), par extrapolation des valeurs déterminées dans la première plage de distance (1) - en tenant compte du nombre mesuré de rotations du missile (2) -. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la mesure du nombre de rotations du missile (2) s'effectue au moyen d'un rayon laser (84) polarisé émis par la station fixe (1) et reçu par le missile (2), la variation de l'intensité du rayonnement reçu qui traverse un filtre de polarisation (11, 26), relié au missile (2), étant mesurée et en ce que comme lumière laser (4, 24) on utilise le même rayon de lumière que celui utilisé dans la première plage de distance (17) pour déterminer la position angulaire de roulis du missile (2). 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon 0 la revendication i avec un dispositif à laser (3), placé dans la station fixe (1), et un dispositif de réception (8), placé dans le culot (7) du missile (2) avec un premier détecteur de réception (13, 27) en aval duquel est monté un dispositif électronique (14) destiné à l'exploitation des signaux reçus, caractérisé en ce que la station fixe (2) comporte un élément optique avec structure d'amplitude et/ou de phase, en particulier un élément holographique (6, 25), par lequel le rayon laser (4, 24) est codé avec une 23] structure d'amplitude et/ou de phase définie, en ce que le dispositif de réception (8) comporte également dans le fond (7) du missile (2) un élément holographique (11, 26) tournant avec le missile (2) à travers lequel passe le rayon laser (4, 24) avant d'arriver sur le premier détecteur de réception (13, 27), l'élément holographique (11, 26) côté missile étant choisi de manière que la clarté maximale ne se produise sur le premier détecteur de réception (13, 27), placé dans le missile (2), que si l'élément holographique côté 3 imissile (11, 26) et l'élément holographique côté station fixe (6, 25) présentent des positions concordantes, en particulier les mêmes positions angulaires. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier détecteur de réception (13, 27) est orienté avec son axe parallèle au rayon laser (4, 24). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que l'élément holographique (11, 26) côté missile est configuré également en polarisateur et en ce que dans le culot (7) du missile (2) est placé un second détecteur de réception (12), qui mesure la variation d'intensité de la lumière laser polarisée, qui traverse l'élément holographique (11, 26) tournant avec le missile (2).