Brevet FR2710754A1 — publié le 19950407

La présente invention concerne un système de tête chercheuse aux infrarouges du type incorporant un réticule tournant de manière à moduler le rayonnement incident. On sait utiliser un réticule tournant, non continu, dans des systèmes de têtes chercheuses aux infrarouges. Le réticule est constitué de deux secteurs : un secteur modulant constitué d'une alternance de parties qui produisent une sortie modulée de transmission minimum et maximum, par exemple zéro et 100 %, respectivement, et un secteur de mise en phase ayant une transmission constante dont la valeur effective est,par exemple, 50 %. Ces réticules permettent de déterminer l'ordre de poursuite destinée à la tête chercheuse, l'amplitude de cet ordre l'étant par la largeur du secteur de mise en phase et la phase de l'ordre par la position du secteur de mise en phase par rapport au temps. Cependant, les performances de poursuite de ces systèmes peuvent être sérieusement altérées par l'emploi de contre-mesures, par exemple de leurres pyrotechniques (lueurs de haute intensité) et de brouilleurs modulés à source chaude. Un objet de la présente invention est par conséquent un système de tête chercheuse aux infrarouges perfectionné du type décrit, comportant un degré d'immunité élevé vis-àvis de telles contre-mesures. Selon il'un des aspects de la présente invention, on prévoit un système de tête chercheuse aux infrarouges pour la poursuite d'une source de rayonnement infrarouge dans son champ de vision, ce système comprenant - un réticule non continu, tournant afin de moduler le rayon tombant dessus à partir du champ de vision; - un moyen de détecteur pour recevoir le rayonnement modulé provenant du réticule et fournir des signaux électriques correspondant au rayonnement modulé; - un moyen de limitation pour limiter l'amplitude des signaux électriques afin de réduire la dépendance du système vis-à-vis de l'intensité; et - un moyen de traitement pour recevoir les signaux limités provenant du moyen de limitation et pour former à partir de ceux-ci des signaux de poursuite. Avantageusement, le moyen de traitement comprend un moyen de mémoire à court-terme pour stocker les signaux de poursuite et fournir au moins un mouvement de poursuite continu en dépit de l'interruption du rayonnement provenant de la source. Dans le cas où l'on trouve qu'il y a des effets latéraux parasites dus au moyen de limitation, un moyen de filtre est de préférence pourvu d'un moyen de seuil pour appliquer des valeurs de seuil aux signaux limités et un moyen de comrnutation monos table fonctionnant sur les signaux limités de manière à au moins réduire les effets latéraux. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesauels : La figure 1 est un diagramme d'un système de détecteur; La figure 2 est un croquis d'un réticule non continu; La figure 3 est un schéma sous forme de blocs d'un circuit de traitement pour un système de tête chercheuse aux infrarouges incorporant un réticule non continu tournant; Les figures 4a et 4b sont des croquis des positions relatives d'une cible et d'un réticule; et Les figures 5a, 5b, 5c, 5d, Se et 5f sont des croquis des formes d'ondes de signaux obtenues à divers points du circuit de la figure 2 correspondant aux positions du réticule et de la cible représentées en figures 4a et 4b. En figure 1, un système de tête chercheuse aux infrarouges comprend un agencement de lentille 1, un détecteur 2, et entre les deux éléments précédents, un réticule tournant 3. Ces éléments sont situés sur un axe X-X. Le rayonnement infrarouge provenant d'une source 4, par exemple une cible, est focalisé sur le réticule pour former une image 4a. Par suite du profil du réticule en matière de transmission, des zones ne transmettant pas et transmettant partiellement formées dessus, le détecteur reçoit un signal d'entrée d'infrarouge non continu. Ce signal est transformé par le détecteur en signal électrique pour traitement afin de donner une source, à savoir des signaux de poursuite de cible dans un moyen de traitement qui sera décrit. Le réticule 3 est représenté en figure 2. I1 comprend un secteur modulant 5 constitué d'une alternance de parties égales qui transmettent et ne transmettent pas, ou lamelles 6 et 7, respectivement, allant en se rétrécissant dans la direction du centre du réticule, et un secteur de mise en phase 9 ayant une transmission effective de 50 %. Pendant sa rotation à une fréquence 5, le réticule module séquentiellement le rayon infrarouge tombant dessus, de sorte qu'un groupe d'impulsions est dirigé sur le détecteur 2 lorsqu'une image d'une cible ou autre source d'infrarouge tombe sur le secteur 5, et un niveau presque constant lorsque l'image tombe sur le secteur 8. Le signal de sortie du détecteur 2 est représenté en figure 5a et comprend un repère 9 fourni par le groupe d'impulsions et un espace 9a dû au niveau presque constant. Les ordres de poursuite d'une cible à l'intérieur du champ de vision de la tête chercheuse sont obtenus à partir de ces signaux, en ce sens que l'amplitude de l'ordre, c'està-dire la distance y (figures 4a et 4b) est déterminée par la largeur Y du secteur 8 et la phase de l'ordre par la position du secteur 8 par rapport au temps. Si une cible poursuivie par une tête chercheuse aux infrarouges éjecte un leurre pyrotechnique qui sera généralement une lueur d'intensité plus grande que celle de la cible, le système de tête chercheuse verra tant la véritable cible qu'une seconde source d'infrarouge plus intense, se séparant de la cible. Dans la pratique, la lueur reste sensiblement fixe dans l'air et la cible s'éloigne d'elle. Les deux sources sont modulées par le réticule et un ordre de poursuite est calculé sur la base d'une moyenne pondérée en intensité, ou centre de gravité, des positions angulaires des deux sources jusqu'à ce que la cible sorte du champ de vision. Lorsque cela se produit, le leurre seul est poursuivi (à cause de son intensité plus grande) et la véritable cible est entièrement perdue. Des brouilleurs à source chaude modulés montés sur la cible peuvent produire divers profils de modulation qui sont conçus pour couvrir la signature infrarouge de la cible de façon qu'elle ne puisse être reconnue par une tête chercheuse. Ces profils de modulation tombent en trois groupes de base (a) une grande impulsion unique qui se répète une fois par tour du réticule, la durée de l'impulsion correspondant approximativement à la largeur des lamelles, c'est-àdire à la largeur d'une partie 7 qui ne transmet pas (b) des groupes d'impulsions, chaque groupe ayant une durée d'une demi-période de l'orbite du réticule et la durée de chaque impulsion correspondant approximativement à la largeur d'une lamelle, c'est-à-dire simulant la modulation repère-espace produite par le réticule lui-même mais à une fréquence différente. (c) un-train continu d'impulsions, chaque impulsion ayant une durée correspondant à la largeur d'une lamelle. Les deux premiers groupes produisent une cible apparente qui est au décalage maximum, c'est-à-dire sur le bord au réticule, et à un angle de 1800 par rapport à la véritable cible fournie;''amplitude des impulsions est suffisamment grande et le séquencement est agencé de façon que des impulsions soient produites alors que la cible se trouve dans le secteur de mise en ase, c'est-à-dire que la modulation de la figure 5a n'est pas obtenue. Cependant, en pratique, la fréquence de rotation du réticule n'est pas connue et une valeur doit faire l'objet d'une supposition. Cela conduit à la rotation apparente de la cible au décalage maximum à une fréquence correspondant à la différence entre les valeurs réelle et supposée de la fréquence. Le troisième groupe se traduit par une cible apparente à un décalage variable mais ayant la même phase que la véritable cible. De manière à surmonter les problèmes dus aux contremesures indiqués ci-dessus,c'est-à-dire à immuniser le système de tête chercheuse, on utilise un circuit de traitement tel que représenté en figure 3. Le détecteur 2 transforme les impulsions modulées de rayonnement en signaux électriques 11. Les signaux 11 sont alors amplifiés par un amplificateur 12 produisant une forme d'onde de signal 13 représentée en figure 5a, les impulsions 9 correspondant à une image de cible se trouvant dans le secteur de modulation 2 comme représenté en figure 4a,et l'espace 9a correspondant à la cible dans le secteur de mise en phase 8 de la figure 4b. Le signal 13 est alors transmis à un limiteur 14 qui hache le signal 13 de manière à produire un signal 15 limité en amplitude,c'est-à-dire 9' et 9a' comme représenté en figure 5b. Le limiteur 14 en hachant le signal 13 élimine la dépendance du circuit vis-à-vis de l'intensité, c'est-à-dire qu'une lueur n'aura aucun effet sur la tête chercheuse car les deux sources (la cible et la lueur) apparaîtront comme ayant la même intensité. Le signal 15 est transmis à un circuit 16 à gain variable, dont le gain est ajusté, une partie 17 de ce signal ajusté en gain est appliquée à un filtre 18 dans le quel il y a extraction de la fréquence porteuse f (signal c 19). Une partie 20 du signal 19 est appliquée à un circuit 21 de commande de gain qui commande le circuit de gain 16, et le reste du signal 19 est appliqué à une boucle 22 verrouillée en phase qui sera décrite ci-après en détail. Le reste 23 du signal ajusté en gain est appliqué à deux dispositifs monostables 24 et 25, le monostable 24 commutant sur une valeur positive de seuil et le monostable 25 sur une valeur négative de seuil. Les signaux de sortie 26 et 27 (représentés en figures 5c et 5d) en provenance des dispositifs monostables respectifs 24 et 25 sont appliqués à une porte OU 28. Le signal de sortie 29 (représenté en figure 5e) en provenance de la porte OU 28 est alors transmis à un filtre 30 qui extrait une composante fondamentale 31 en courant alternatif de la sortie pulsée 29, cette composante 31 étant représentée en figure 5f et ayant une fréquence f égale à la fréquence de rotation du réticu s le. La composante fondamentale 31 est alors appliquée à un démodulateur synchrone 32 qui la transforme en deux signaux 33 et 34 à composante en courant continu qui sont appliqués à des dispositifs de mémoire à court terme 35 et 36; les signaux de sortie de ces dispositifs, 37 et 38, sont alors remodulés par un remodulateur 39 afin de produire un signal d'ordre 40 destiné au circuit de poursuite (non représenté) de la tête chercheuse. La boucle 22 fournit des signaux de fréquence de référence 41 et 42 pour le démodulateur 32 et le remodulateur 39 de sorte que les conversions requises peuvent être exécutées, et n'est nécessaire que si le missile sur lequel la tête chercheuse est montée est soumi à du roulis; c'està-dire que pour un missile ne roulant pas fonctionnant sur des signaux de référence en courant continu, la boucle 22, le démodulateur 32 et le remodulateur 39 ne seront pas nécessaires car la sortie 31 du filtre 30 pourra être sous forvae de composante en courant continu qui est alors appliquée directement aux dispositifs de mémoire 35 et 36, puis l'ordre de poursuite 40 s'obtiendra directement à partir des sorties 37 et 38 des mémoires. Comme on l'a indiqué précédemment, le limiteur 14 élimine la dépendance du circuit de poursuite vis-à-vis de l'intensité en présence de leurres, par exemple de lueurs. Cependant, le limiteur 14 introduit des effets parasites qui soulèvent des problèmes lorsque le signal 23 est filtré directement, ces effets étant provoqués lorsque deux sources sont présentes par l'interaction des bords du secteur de mise en phase sur une source et des bords des lamelles sur la seconde source Les dispositifs monostables 24 et 25 en conjonction avec la porte OU 28 constituent une façon de filtrer le signal qui n'est pas affecté par ces effets. Les mo nos tables sont également insensibles à des variations de la phase effectuées dans le signal 23, & t fonctionnent par commu tation sur des valeurs de seuil données t p et t appliquées au n signal 23. par conséquent, pour un leurre se séparant d'une cible, l'ordre de poursuite tombera progressivement à zéro, alors que le leurre passe par l'axe du réticule et restera à zéro alors que les deux sources sont encore dans le champ de vision de la tête chercheuse. Une réduction de l'effica- cité de hachage du limiteur 14 est obtenue lorsque le leurre passe par le centre du réticule et cela se traduit par un ordre vrai de poursuite réapparaissant pendant un court laps de temps. Si la cible se déplace très lentement, c'est-à-dire que la vitesse de sa ligne de vision est très faible, pendant l'éjection du leurre, la tête chercheuse ne sera pas victime d'un leurre provenant de la véritable cible si seulement le limiteur 14 et les dispositifs monostables 24 et 25 sont utilisés, c'est-à-dire qu'aucune mémoire à court terme n'est nécessaire. Si la cible se déplace à une vitesse raisonnable, c'est-à-dire si la rotation de sa ligne de visée n'est pas faible, les dispositifs de mémoire à court terme 35 et 36 sont nécessaires. Il -en est ainsi pour que, lorsque l'ordre de poursuite est réduit à zéro par suite du leurre, le circuit de poursuite peut encore poursuivre la cible en utilisant les signaux 37 et 38 stockés dans les dispositifs de mémoire jusqu'à ce que le leurre ne soit plus dans le champ de vision. Les dispositifs de mémoire à court terme peuvent être de purs intégrateurs mais pour certains missiles (sujets à leur dynamique d'ensemble), des intégrateurs de décroissance donnent de meilleurs résultats. Comme on l'a indiqué précédemment, les lamelles 6 et 7 du réticule 3 vont en se rétrécissant dans la direction du centre du réticule. Cela produit un point aveugle au centre du réticule lorsqu'une lueur est éjectée par la cible qu'on poursuit, et aucune image n'est obtenue. Pour vaincre ce point aveugle, on peut introduire dans le système une polarisation de décalage qui éloigne l'image du centre du réticule. Cette polarisation peut être mise en oeuvre en montant un autre limiteur 41 (représenté en tirets en figure 3) dans une boucle de réaction de sorte qu'une partie du signal 40 est limitée puis renvoyée dans le signal 31 pour produire la polarisation requise. La polarisation introduite est toujours éloignée du centre du réticule dans le sens du mouvement relatif de la lueur, c'est-à-dire dans la direction opposée au mouvement de la cible. Le système décrit ci-dessus a de meilleures performances en présence de leurres pyrotechniques, c'est-à-dire de lueurs, mais ses performances en présence de brouilleurs dépendra du profil de modulation émis. Pour un profil ayant une grande impulsion unique émise une fois par orbite du réticule, l'amplitude de l'impulsion interférente est réduite à celle des impulsions de la cible par le limiteur 14, et le résultat est une impulsion unique de même amplitude que les impulsions de la cible tournant à basse fréquence. Lorsque cette impulsion se trouve dans le secteur de modulation en même temps que la cible, il n'y a aucun effet, mais lorsque l'impulsion interférente se trouve dans le secteur de mise en phase alors que la cible est dans le secteur de modulation, il y a une petite perturbation qu'on ignore. Cependant, pour d'autres motifs de modulation, aucune amélioration n'est obtenue. Cependant, si le réticule utilisé avec le système mentionné ci-dessus est modifié de façon que son secteur de mise en phase ait une transmission nulle, le système fonctionnera comme ci-dessus en présence des leurres, mais en présence de brouilleurs modulés à source chaude, il n'y aura aucun signal de brouillage provenant du secteur de mise en phase lorsque la cible se trouve dans le secteur de modulation, c'est-à-dire que seuls les signaux de brouillage en phase avec la véritable cible seront acceptés. Les variations d'amplitude de tels signaux de brouillage sont éliminées par le limiteur 14 et le brouilleur a l'effet de renforcer la cible, c'est-à-dire de la rendre davantage visible pour la tête chercheuse. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Système de tête chercheuse aux infrarouges pour la poursuite d'une source de rayonnement infrarouge à l'intérieur de son champ de vision, caractérisé en ce qu'il comprend - un réticule (3) non continu, tournant, pour moduler le rayonnement en provenance du champ de vision qui tombe dessus; - un moyen de détecteur (2) pour recevoir le rayonnement modulé provenant du réticule et pour fournir des signaux électriques correspondant au rayonnement modulé; - un moyen de limitation (14) afin de limiter l'amplitude des signaux électriques et réduire la dépendance du système vis-à-vis de l'intensité; et - un moyen de traitement pour recevoir les signaux limités en provenance du moyen de limitation, et pour former à partir d'eux des signaux de poursuite. 2 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de traitement comprend des moyens de mémoire à court terme (25, 36) pour stocker les signaux de poursuite afin de fournir au moins un mouvement continu de poursuite en dépit des interruptions dans le rayonnement provenant de la source. 3 - Système selon la revendication 1, ou la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de traitement comprend un moyen de filtre (18) afin de filtrer tout effet introduit par le moyen de limitation. 4 - Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de filtre comprend un moyen de seuil afin d'appliquer des valeurs de seuil aux signaux limités. 5 - Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de seuil comprend des moyens de commutation monostables et des moyens logiques, les moyens de commutation monostables comportant deux dispositifs (24, 25), l'un (24) commutant sur une valeur de seuil positive et l'autre (25) sur une valeur de seuil négative, le moyen logique pouvant fonctionner pour fournir un signal de sortie correspondant aux réponses de sortie en provenance des deux dispositifs. 6 - Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen logique comprend une porte OU (28). 7 - Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que des moyens de démodulateur (32) et de remodulateur (39) sont prévus pour former respectivement les signaux de poursuite pour le moyen de mémoire et fournir un ordre de poursuite pour le système. 8 - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réticule comprend une partie de modulation (5) comprenant une alternance de zones-qui transmettent et ne transmettent pas (6, 7) et une partie de mise en phase (8) dans laquelle la transmission est constante. 9 - Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que la partie de mise en phase a une transmission de 50 %. 10 - Système selon la revendication 8,caractérisé en ce que le secteur de mise en phase a une transmission de O %. 11 - Système selon la revendication 8, la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce que l'alternance des zones qui transmettent et ne transmettent pas ont des transmissions de 100 % et O %, respectivement. 12 - Système selon la revendication 8, la revendication 9, la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisé en ce que les zones en alternance qui transmettent et ne transmettent pas sont égales.