Brevet FR2733317A1 — publié le 19961025

La présente invention se rapporte à un procédé de communication pour mines d'un champ de mines, et à des mines le mettant en oeuvre. Les mines de nouvelle génération seront probablement toutes télécommandables de manière à jouer pleinement leur rôle de contre- mobilité vis-à-vis de l'ennemi sans entraver les manoeuvres amies. Dans le cas des mines enfouies ou dispersables, de nombreux facteurs de choix imposent l'emploi d'une télécommande radio unidirectionnelle simple. Le critère de coût est bien sûr important, le récepteur de télécommande ne pouvant pas représenter une part trop significative du prix final de la mine. En effet, cette dernière étant censée être utilisée de manière statistique, une grande quantité de mines doit être déployée pour être efficace, ce qui impose un prix unitaire bas pour rendre ce moyen d'action compétitif. Le grand nombre de mines à déployer rendrait très complexe, voire impossible une gestion des acquittements de réception d'une télécommande bidirectionnelle. La source d'énergie embarquée sur une mine est toujours limitée et inadaptée à une émission de données sur une grande distance. Un tel concept de télécommande présente deux inconvénients: Le premier est d'ordre psychologique: une réponse directe de la mine sécuriserait les occupants du char ami qui doit traverser le champ de mines télécommandées. Par contre, la réception d'un accusé de réception ne prouve pas de manière certaine que la mine est dans un état non dangereux, le gain d'une telle réponse en matière de sûreté de fonctionnement reste lié à la conception de l'allumeur de mine. Le second concerne l'efficacité de la mise en service du champ de mines. En effet, la liaison radio, quelle que soit la bande de fréquences choisie, est soumise à des aléas de propagation qui peuvent empêcher la mise en service de certaines mines (problèmes de fading, etc..). Par ailleurs, la dérive éventuelle de certains pilotes horaires peut conduire à isoler certaines mines de l'émetteur. Ce problème, même s'il n'est pas désastreux au point de vue opérationnel (on compte sur l'effet statistique de ce type de mine), nuit à l'efficacité du champ de mines. La présente invention a pour objet un procédé de communication pour mines d'un champ de mines qui permette, de façon simple et rapide, d'améliorer la fiabilité des communications entre un poste émetteur de commande et les mines, ainsi qu'entre mines, quelles que soient les conditions de propagation de ces ordres, ainsi que de faire émettre par ces mines un accusé de réception à courte portée, et permette de coordonner de façon optimale le déclenchement de ces mines. La présente invention a également pour objet des mines pouvant mettre en oeuvre un tel procédé de communication, sans nécessiter de modifications importantes de ces mines, ni en augmenter sensiblement le prix de revient. Le procédé de l'invention s'applique à un système de communication entre un poste émetteur fixe ou mobile et des mines dispersées dans une zone géographique limitée et constituant un champ de mines, et ce procédé consiste, après avoir fait envoyer un message par le poste émetteur, à le faire diffuser au moins une fois par au moins une des mines aux mines voisines, les mines qui reçoivent le message diffusé par au moins une de leurs voisines le retransmettant à leur tour au moins une fois, et ainsi de suite jusqu'à ce que chaque mine ayant reçu le message l'ait diffusé au moins une fois. Une mine mettant en oeuvre le procédé de l'invention comporte un circuit capteur à bobines à induction mutuelle, un générateur produisant au moins deux fréquences différentes, un démodulateur, un circuit de traitement de signaux pour la détection de cibles et un circuit de réception de communications. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est un schéma simplifié d'un champ de mines, d'un poste émetteur fixe et d'un poste émetteur mobile, fonctionnant selon le procédé de l'invention, - la figure 2 est un bloc-diagramme d'un émetteur-récepteur de 3s mine conforme à l'invention. On a représenté en figure 1 un champ de mines 1 disposé dans un passage obligé de véhicules tels que des chars d'assaut. Ce champ comporte un grand nombre de mines 2 enfouies, dont seules quelques unes ont été représentées. Ces mines sont du type à activation et désactivation de l'allumeur, en particulier par télécommande. Cette télécommande est mise en oeuvre par un poste émetteur fixe 3, qui peut être éloigné du champ 1 et/ou par un poste émetteur mobile 4, qui est par exemple, disposé à bord d'un véhicule 5. Ce véhicule 5 fait, par exemple partie d'un convoi ami qui doit traverser le champ 1 sans encombre. Ce convoi peut comporter plusieurs postes mobiles tels que le poste 4. Le poste 4 désactive, le cas échéant, les allumeurs des mines du champ 1 juste avant le passage du véhicule 5 et du convoi, et les réactive après ce passage. Dans le cas du passage d'un convoi, le dernier véhicule peut aussi comporter un poste 4. Afin que le système de communication soit le meilleur marché possible et le moins encombrant possible, I'invention prévoit d'employer des moyens déjà présents dans l'allumeur de la mine pour mettre en oeuvre le procédé de communication. En effet, pour réaliser un système de télécommande à longue portée, il semblerait nécessaire d'associer à l'allumeur un émetteur-récepteur radio classique, en réutilisant l'antenne déjà présente dans la mine. Le surcroît de prix et l'augmentation de consommation électrique d'un tel équipement sont rédhibitoires. Tout au contraire, I'invention prévoit d'utiliser les capteurs actifs à induction mutuelle des mines lorsqu'ils existent et au moins une partie de leurs circuits électroniques, ou si non, de leur adjoindre de tels capteurs avec leurs circuits électroniques. On entend ici par capteur actif un capteur comportant au moins une bobine "émettrice" couplée à une bobine "réceptrice", la bobine émettrice étant alimentée en énergie, et le passage d'une pièce ou masse métallique à proximité de ce capteur modifiant l'induction mutuelle entre les deux bobines, donc le signal recueilli par la bobine réceptrice. Les capteurs classiques dont sont munies les mines servent à détecter les véhicules passant au-dessus de la mine, compte tenu de sa profondeur d'enfouissement et de la garde au sol des véhicules. Le rayon d'action de ces capteurs est relativement faible. Selon l'invention, on augmente ce rayon d'action en augmentant le courant passant dans les capteurs, de façon à permettre la communication entre chaque mine et au moins une mine voisine. Comme représenté en figure 2, le dispositif 6 de communication d'une mine comporte un capteur 7 à induction mutuelle à deux bobines plates 8, 9 placées horizontalement. La bobine émettrice 8 émet dans un rayon d'action dont la valeur dépend essentiellement du courant la traversant. Le dispositif 6 comporte un générateur 10 à synthèse de fréquences, généralement piloté par logiciel. Le générateur 10 est, d'une part, relié par un convertisseur numérique-analogique 11 à la bobine 8, et d'autre part à un circuit 12 de simulation de la fonction de transfert équivalente à celle du dispositif 6 (en émission et en réception). Le circuit 12 est relié par un convertisseur numérique-analogique 13 à une entrée d'un mélangeur 14 dont l'autre entrée est reliée à la sortie d'un amplificateur 15, lui-même relié à la bobine 9. La sortie du mélangeur 14 est reliée par un convertisseur analogique-numérique 15 à une entrée d'un mélangeur 16 dont l'autre entrée est reliée à un générateur 17 de signaux sinusoïdaux. La sortie du mélangeur 16 est reliée à un dispositif 18 de démodulation synchrone, par exemple par FFT. Une sortie (voies de mesure) du dispositif 18 est reliée à un dispositif 19 d'analyse de signal, et une autre sortie (voies de communication) du dispositif 18 est reliée à un dispositif 20 de décodage, lui-même relié à un dispositif 21 de décryptage. Dans le dispositif 6, le générateur 10 synthétise les fréquences de mesure (F1) et celles de communication (F2). La commande du générateur peut par exemple être réalisée par un programme se déroulant dans le microcalculateur (non représenté) présent dans la mine. Un microcalculateur équipe généralement les mines actuelles et commande diverses fonctions telles que leur état de veille et le traitement du signal issu du capteur (afin de diminuer le taux de fausses alarmes et la sensibilité aux brouillages). Il suffit donc de modifier, d'une façon évidente pour l'homme de l'art à la lecture de la présente description, le programme existant pour l'adapter au système de communication de l'invention. Bien entendu, dans une variante simplifiée du dispositif 6, le générateur 10 peut ne produire que deux fréquences ou un faible nombre de fréquences. Les porteuses F1 et F2 produites par le générateur 10 sont modulées en amplitude et en phase par le dispositif 12 pour servir au 273331 7 neutrodynage du récepteur, en étant mélangées en 14 avec les signaux reçus par la bobine 9 et amplifiés en 15. Le mélangeur 16, recevant la porteuse du générateur 17, effectue le décalage en fréquence des signaux reçus pour les ramener en bande de base. Le circuit 18 effectue, en bande de base, la démodulation par FFT des signaux reçus. Les résultats de la démodulation ont des valeurs non nulles pour les fréquences F1 et F2 en présence d'un véhicule et dans le cas de réception de signaux de télécommande, respectivement. On peut également mesurer dans ces cas des valeurs non nulles sur des fréquences voisines de F1 et F2, mais pratiquement rien sur d'autres fréquences. Grâce à un tel dispositif de démodulation par FFT, il est possible de discriminer entre les communications (télécommande en particulier), les signaux de cibles et les différents brouilleurs possibles. Les communications se font sur la fréquence F2, aussi bien en réception qu'en émission, et sont cryptées de préférence (et sont décryptées en 21). Les cibles se comportent à la façon de transpondeurs simples: elles ne font que moduler en amplitude et en phase les signaux émis et reçus à la fréquence Fl. Par contre, les brouilleurs ont un comportement différent. Les brouilleurs de type "FM" émettent sur une seule fréquence à la fois, mais balayent toute une plage de fréquences. Les brouilleurs de type "CW" émettent sur plusieurs fréquences simultanément, et avec moins de puissance, sur une fréquence donnée, que les brouilleurs FM. Les brouilleurs suiveurs écoutent les signaux émis et les réémettent en y introduisant des informations caractéristiques de la présence ou de l'absence d'une cible. Pour effectuer la discrimination entre ces différents signaux, l'invention prévoit, d'une part, d'effectuer une démodulation par FFT, et d'autre part, d'élargir la bande passante des émetteurs et récepteurs des mines. En effet, la démodulation par FFT permet d'examiner les spectres reçus sur un grand nombre de fréquences différentes, donc de discriminer les brouilleurs FM et CW qui produisent des signaux sur plusieurs fréquences à la fois. Afin d'éliminer les brouilleurs suiveurs, on peut faire émettre par les mines simultanément plusieurs fréquences de communication et plusieurs fréquences de mesure (sans toutefois utiliser toutes les fréquences disponibles). Ces fréquences émises simultanément sont avantageusement déterminées aléatoirement parmi toutes les fréquences disponibles, et, à la réception, on ne doit retrouver que ces fréquences-là, ni plus ni moins (étant bien entendu que les fréquences voisines des fréquences émises et éventuellement analysées par FFT ne sont pas prises en compte). De façon avantageuse, le micro-calculateur peut éliminer les fréquences constamment brouillées ou choisir aussitôt d'autres fréquences lorsque certaines sont brouillées. Lorsqu'un poste fixe ou mobile émet un ordre de télécommande (activation ou désactivation des allumeurs des mines, ou bien interrogation de service), il est possible que certaines mines d'un champ de mines ne le reçoivent pas ou le reçoivent mal. Selon l'invention, chaque mine ayant reçu correctement cet ordre le retransmet à ses voisines sur une ou plusieurs fréquences différentes de la fréquence sur laquelle elle l'a reçu. Elle peut répéter cet ordre sur les mêmes fréquences ou sur des fréquences différentes. Ainsi, chaque mine du champ de mines peut recevoir l'ordre directement du poste émetteur, et/ou indirectement de sa voisine. Ceci est possible grâce au fait que la portée de la bobine émettrice de chaque mine a été augmentée de façon à lui permettre de communiquer avec toutes ses voisines, étant bien entendu que les distances respectives entre mines ne dépassent pas une valeur déterminée qui est fonction de la portée maximale de leurs bobines d'induction. Le fait d'augmenter le courant passant dans ces bobines n'agit que très peu sur l'autonomie de la source d'énergie électrique des mines, étant donné que la quantité de communications est en général très faible, et que leur durée peut être très courte. Grâce au fait que les mines peuvent communiquer entre elles, l'invention prévoit également d'optimiser le tir des mines et l'action globale du champ de mines. Ainsi, par exemple, lorsqu'un convoi de chars ennemis pénètre dans le champ de mines, les premières mines rencontrées signalent la détection de ces chars à leurs voisines, et le déclenchement de toutes les mines du champ peut être commandé lorsque le char de tête atteint l'extrémité opposée du champ. Ces opérations sont commandées, de façon connue en soi, par les microcalculateurs des mines. Cette commande peut être coordonnée par une des mines (par exemple une mine par rangée) afin de simplifier la procédure de déclenchement, ou bien être délocalisée: chaque mine se déclenche lorsqu'elle reçoit, toujours par communication de proche en proche, une confirmation de détection de char de l'une des mines de ladite extrémité opposée du champ. Le fait d'augmenter la portée des bobines d'induction des mines, sans toutefois aller sensiblement au-delà de la distance maximale prévisible entre mines voisines, permet d'assurer une bonne discrétion aux communications entre mines. REVENDICATIONS 1 - Procédé de communication pour mines d'un champ de mines, entre un poste émetteur et ces mines, ces mines étant munies de capteurs actifs à induction, de moyens générateurs et de moyens de traitement de signal, caractérisé en ce qu'après avoir fait envoyer un message par le poste émetteur, on le fait diffuser au moins une fois par au moins une des mines aux mines voisines, les mines qui reçoivent le message diffusé par au moins une de leurs voisines le retransmettant à leur tour au moins une fois. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence de communication entre une mine et ses voisines est différente de la fréquence utilisée pour la détection des cibles. 3- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la fréquence de communication entre une mine et ses voisines est choisie aléatoirement parmi plusieurs fréquences disponibles. 4- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence utilisée pour la détection des mines est choisie aléatoirement parmi plusieurs fréquences disponibles. - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les communications entre poste émetteur et mines et/ou entre mines sont cryptées. 7- Mine comportant un capteur actif à bobines à induction mutuelle, un générateur d'onde porteuse et un microcalculateur, caractérisée en ce que le générateur (10) produit au moins deux fréquences (F1, F2) différentes, et que la mine comporte un démodulateur (18) démodulant les signaux reçus sur les deux fréquences différentes, la sortie de ce démodulateur étant relié à une voie de mesure et d'analyse (19) de signaux de cibles et à une voie de réception de communication (20, 21). 8 - Mine selon la revendication 7, caractérisée en ce que le démodulateur est un démodulateur synchrone par FFT. 9- Mine selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que la voie de réception comporte un circuit de décryptage (21).