Brevet FR2722886A1 — publié le 19960126

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour permettre à un observateur, monté à bord d'un aéronef et pourvu d'un dispositif de vision de nuit, d'identifier dans l'obscurité une zone particulière du sol. Quoique non exclusivement, la présente invention est parti- culièrement appropriée à être mise en oeuvre pour la re- connaissance nocturne, par ledit observateur, d'une piste d'atterrissage, d'une zone de parachutage, etc... On sait que, pour les atterrissages et/ou les parachutages de nuit, il est nécessaire de baliser les pistes et les zones concernées au moyen de sources lumineuses. Un tel balisage nécessite donc l'installation préalable, complexe et longue, desdites sources lumineuses, qui peuvent être des lampes électriques, des feux, des braseros, etc... Lorsque15 lesdites pistes ou zones sont improvisées et/ou provisoires, il est évident que le balisage est rendu encore plus diffi- cile par manque de moyens et de temps. De plus, il est nécessaire de disposer de générateurs électriques, lorsque lesdites sources lumineuses sont des lampes. Enfin, ces20 sources lumineuses manquent de discrétion et peuvent facile- ment être repérées par un ennemi. La présente invention a pour objet de remédier à ces in- convénients. Elle permet de réaliser rapidement le balisage d'une piste d'atterrissage ou d'une zone de parachutage,25 sans infrastructure et sans source d'énergie, tout en assurant une très grande discrétion audit balisage. A cette fin, selon l'invention, le procédé permettant à un observateur, monté à bord d'un aéronef et pourvu d'un dispositif de vision de nuit, d'identifier, dans 2 2722886 l'obscurité, une zone particulière du sol, est remarquable en ce que: - on marque ladite zone particulière en disposant sur ledit sol au moins un dispositif réflecteur, susceptible de réfléchir, dans la direction d'incidence, un faisceau de lumière monochromatique infrarouge incident, ledit dispo- sitif réflecteur étant dirigé dans la direction d'arrivée dudit aéronef; et - on dispose à bord dudit aéronef un projecteur à large champ susceptible d'émettre ledit faisceau de lumière monochromatique infrarouge avec une puissance suffisante pour éclairer ledit dispositif réflecteur, mais insuffi- sante pour éclairer les objets, autres que ledit disposi- tif réflecteur, se trouvant dans le champ dudit projec- teur. Ainsi, ledit projecteur éclaire un champ étendu avec une intensité faible. Le niveau d'éclairement qu'il produit sur les objets situés dans le champ d'éclairement, autres que ledit ou lesdits dispositifs réflecteurs, n'est pas suffi-20 sant pour que ces objets soient visibles à travers ledit dispositif de vision de nuit pointé sur le champ éclairé. En revanche, le ou les dispositifs réflecteurs renvoient dans la direction de l'aéronef une énergie suffisante pour être visibles dans ledit dispositif de vision de nuit. L'observa-25 teur, monté à bord de l'aéronef et observant le terrain survolé avec ledit dispositif de vision de nuit, voit donc dans celui-ci une pluralité de points lumineux correspondant aux dispositifs réflecteurs éclairés par ledit projecteur. Pour cet observateur, la perception de la scène éclairée par30 le projecteur est donc limitée aux dispositifs réflecteurs qui présentent un pouvoir rétroréfléchissant supérieur à l'albédo moyen de la scène se trouvant dans ledit champ. Par suite, si les dispositifs réflecteurs marquent ou délimitent une piste ou une zone, l'observateur voit cette 3 2722886 piste ou cette zone à travers ledit dispositif de vision de nuit. On remarquera que l'on connaît déjà, par exemple par les brevets américains US-A-4 707 595 et US-A-4 991 183, des systèmes de vision de nuit comportant un illuminateur laser. Cependant, dans ces systèmes connus, on cherche à éclairer une scène pour en distinguer tous les éléments et notamment une cible qui pourrait s'y trouver. Il en résulte qu'il est nécessaire d'utiliser des illuminateurs laser de grande10 énergie, ce qui entraîne des installations complexes et coûteuses. Cependant, bien qu'importante, cette énergie serait insuffisante pour permettre de voir une piste d'at- terrissage ou une zone de parachutage à plusieurs kilomètres de l'aéronef. La présente invention concerne également un dispositif permettant à un observateur, monté à bord d'un aéronef et pourvu d'un dispositif de vision de nuit, d'identifier, dans l'obscurité, une zone particulière du sol, ce dispositif étant remarquable en ce qu'il comporte: - au moins un dispositif réflecteur susceptible de réflé- chir, dans la direction d'incidence, un faisceau de lumière monochromatique infrarouge incident, ledit dispo- sitif réflecteur étant destiné à marquer ladite zone particulière du sol et à être dirigé dans la direction d'arrivée dudit aéronef; et - un projecteur à large champ, monté à bord dudit aéronef et susceptible d'émettre ledit faisceau de lumière monochro- matique infrarouge avec une puissance suffisante pour éclairer ledit dispositif réflecteur, mais insuffisante pour éclairer les objets, autres que ledit dispositif réflecteur se trouvant dans le champ dudit projecteur. Bien que le ou les dispositifs réflecteurs puissent être quelconques, il est particulièrement avantageux qu'ils 4 2722886 soient du type connu appelé trièdre rétroréflecteur. Ainsi, le rendement de rétroréflexion est particulièrement élevé. De plus, chaque dispositif est petit, léger et maniable, de sorte que le marquage de la zone est particulièrement aisé5 et ne nécessite aucune infrastructure. Les dispositifs réflecteurs peuvent présenter une surface rétroréfléchissante dont le diamètre est compris entre 10 mm et 80 mm, et de préférence entre 15 mm et 63 mm. Par ailleurs, le champ dudit projecteur peut être de l'ordre de quelques degrés dans deux directions rectangulaires, par exemple de l'ordre de 8 x 20 . Le faisceau de lumière monochromatique infrarouge peut présenter une longueur d'onde comprise entre 0,8 et 0,9 pm et une puissance de l'ordre de quelques watts ou fractions15 de watt. Par exemple, ce projecteur comporte une diode laser susceptible d'émettre une puissance comprise entre 0,1 W et W à 830 nm. Il est avantageux que, pour une distance de 10 km entre l'avion et ledit dispositif réflecteur, la puissance déli-20 vrée par ledit projecteur soit de 0,24 W, de 1,4 W ou de 3,8 W pour des dispositifs réflecteurs dont le diamètre de la surface rétroréfléchissante est respectivement de 60 mm, 25 mm ou 15 mm. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des réfé- rences identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 illustre schématiquement le procédé conforme à la présente invention. 2722886 La figure 2 représente l'image vue à travers le dispositif de vision de nuit. La figure 3 montre schématiquement un exemple de réalisation du projecteur laser. Sur la figure 1, on a représenté un avion A survolant de nuit un terrain T, sur lequel ont été disposés une pluralité de rétroréflecteurs RF. On a supposé (voir la figure 2) que ces rétroréflecteurs RF étaient agencés en deux lignes parallèles pour baliser une piste d'atterrissage pour avion.10 Cependant, on comprendra aisément que lesdits rétroréflec- teurs RF pourraient être agencés de manière différente, par exemple pour former une ligne fermée délimitant une zone particulière du terrain T, ou bien encore que l'on pourrait n'utiliser qu'un seul rétroréflecteur pour indiquer le15 centre d'une zone ou un point particulier de celle-ci. Le ou les rétroréflecteurs RF sont de tout type connu, tel que trièdre rétroréflecteur ou tout autre élément suscepti- ble de produire un retour de lumière privilégié dans la direction de l'éclairage. Dans le cas de trièdres rétroré-20 flecteurs, ils sont par exemple creux, réalisés en verre et obturés par une lame de verre collée. Le diamètre de leur surface réflectrice est de quelques dizaines de millimètres, par exemple compris entre 15 mm et 63 mm, en fonction de la portée D désirée. Les rétroréflecteurs RF sont dirigés dans25 la direction d'arrivée de l'avion A. Sur l'avion A est prévu un projecteur laser P à grand champ C, par exemple de 8 x 20 , émettant un faisceau de lumière infrarouge FI dont la longueur d'onde est de l'ordre de 0,8 à 0,9 pm, avec une puissance de quelques watts ou fractions de watt. Par exemple, le projecteur laser P a une puissance comprise entre 0,1 W et 10 W, à la longueur d'onde de 830 nm. 6 2722886 Le faisceau laser FI émis par le projecteur P est dirigé vers l'avant de l'avion A. Le projecteur laser est tel que: - son champ C est suffisamment large pour éclairer de façon continue et simultanée l'ensemble, ou tout au moins la plus grande partie, des rétroréflecteurs RF; et - sa puissance est suffisante pour éclairer les rétroréflec- teurs RF, mais insuffisante pour éclairer les autres objets O, se trouvant dans le champ C (sur la figure 1, ces autres objets ont été représentés sous la forme d'arbres se trouvant en bordure de la piste d'atterrissage délimitée par les rétroréflecteurs RF). Ainsi, lorsqu'un observateur embarqué à bord de l'avion A et équipé d'un dispositif de vision de nuit (non représenté, mais de tout type connu, par exemple à intensificateur de lumière) observe la zone de terrain portant les rétroré- flecteurs RF éclairés par le projecteur P, il voit, dans le champ VN de ce dispositif de vision de nuit, des points lumineux, dont chacun d'eux est l'image RF' d'un rétroré-20 flecteur RF, à l'exclusion desdits autres objets O (voir la figure 2). Ainsi, cet observateur, qui pour des raisons évidentes d'obscurité ne peut voir les rétroréflecteurs RF et les objets 0 à l'oeil nu, voit, dans le dispositif de vision de25 nuit, l'image de la piste ou de la zone délimitée par les rétroréflecteurs RF. On remarquera que les rétroréflecteurs RF sont invisibles du sol et ne sont visibles, en altitude, que pour ledit obser- vateur. La figure 3 illustre un exemple de réalisation du projecteur P. Cet exemple de réalisation comporte une diode laser 7 2722886 continue 1 associée à un radiateur thermique 2 et alimentée électriquement par une alimentation 3, elle-même alimentée en énergie par une batterie 4, par l'intermédiaire d'un interrupteur 5 et d'un fusible 6. Le radiateur 2 est refroi-5 di par un liquide de refroidissement (mélange éthylèneglycol) circulant dans un circuit 7, comportant un réservoir 8, sous l'action d'une pompe 9. La pompe 9 est alimentée en énergie par la batterie 4, par l'intermédiaire d'un inter- rupteur 10 et d'un fusible 11. La diode laser continue 1 est susceptible d'émettre une puissance comprise entre 0,1 W et 10 W à 830 nm. La diver- gence de cette diode est 13 x 53 . Cette divergence est réduite à 8 x 20 , au moyen d'un système optique 12, 13 associé à la diode laser 1 et définissant le champ C du15 projecteur P. De préférence, au moins une lentille 13 du système optique 12, 13 est mobile (flèches f) pour permettre de changer à volonté la divergence, c'est-à-dire l'ouverture du champ C. L'alimentation 3 de la diode laser 1 engendre un courant constant sous faible tension (par exemple 2 V maximum). Ce courant est ajustable, pour permettre de régler la puissance émise par la diode 1. De préférence, l'alimentation 3, la batterie 4, le réservoir 8 et la pompe 9 sont disposés à l'intérieur de l'avion A, tandis que la diode laser 1 et le radiateur 2 sont exté- rieurs audit avion. On évite ainsi les diffusions laser sur les vitres de l'avion, diffusions qui risqueraient d'éblouir l'observateur lorsqu'il utilise le dispositif de vision de nuit. Le projecteur P, montré par la figure 3, n'est qu'un exemple de réalisation qui peut présenter des variantes. Par 8 2722886 exemple, la diode laser peut être associée à une fibre optique, de sorte que la totalité du projecteur peut être intérieure à l'avion A, seule l'extrémité libre de ladite fibre apparaissant à l'extérieur dudit avion. De plus, si le5 champ C couvert par la diode 1 est suffisamment petit, la puissance de celle-ci peut être faible (inférieure à 1 W), de sorte qu'il est alors possible de supprimer le circuit de refroidissement 7, le réservoir 8 et la pompe 9. Le refroi- dissement est dans ce cas assuré par le seul radiateur10 thermique 2. On remarquera que la puissance que doit émettre la diode laser 1 dépend de la distance D à laquelle les rétroré- flecteurs RF doivent être détectés par l'observateur à bord de l'avion A, ainsi que du diamètre desdits rétroréflec- teurs. Si la distance de visibilité est d'au moins 10 km et si les rétroréflecteurs RF sont à une distance D de l'avion A de l'ordre de 10 km, il est nécessaire que la diode 1 délivre une puissance de 0,24 W, de 1,4 W ou de 3,8 W, si le diamètre des rétroréflecteurs est respectivement égal à 60 mm, à 25 mm ou à 15 mm. 9 2722886 REVENDICATIONS 1. Procédé permettant à un observateur, monté à bord d'un aéronef (A) et pourvu d'un dispositif de vision de nuit, d'identifier, dans l'obscurité, une zone particulière du sol,5 caractérisé en ce que: - on marque ladite zone particulière en disposant sur ledit sol (T) au moins un dispositif réflecteur (RF), suscepti- ble de réfléchir, dans la direction d'incidence, un faisceau (FI) de lumière monochromatique infrarouge incident, ledit dispositif réflecteur (RF) étant dirigé dans la direction d'arrivée dudit aéronef (A); et - on dispose à bord dudit aéronef (A) un projecteur (P) à large champ (C) susceptible d'émettre ledit faisceau de lumière monochromatique infrarouge (FI) avec une puissance suffisante pour éclairer ledit dispositif réflecteur (RF), mais insuffisante pour éclairer les objets (O), autres que ledit dispositif réflecteur (RF), se trouvant dans le champ dudit projecteur (P). 2. Dispositif permettant à un observateur, monté à bord d'un aéronef (A) et pourvu d'un dispositif de vision de nuit, d'identifier, dans l'obscurité, une zone particulière du sol, caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins un dispositif réflecteur (RF) susceptible de réfléchir, dans la direction d'incidence, un faisceau (FI) de lumière monochromatique infrarouge incident, ledit dispositif réflecteur (RF) étant destiné à marquer ladite zone particulière du sol et à être dirigé dans la direc- tion d'arrivée dudit aéronef (A); et - un projecteur (P) à large champ (C), monté à bord dudit aéronef et susceptible d'émettre ledit faisceau de lumière monochromatique infrarouge (FI) avec une puissance suffi- sante pour éclairer ledit dispositif réflecteur (RF), mais 2722886 insuffisante pour éclairer les objets (O), autres que ledit dispositif réflecteur (RF), se trouvant dans le champ dudit projecteur (P). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ou les dispositifs réflecteurs (RF) sont du type connu appelé trièdre rétroréflecteur. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les dispositifs réflecteurs présentent une surface rétroréfléchissante dont le diamètre est compris10 entre 10 mm et 80 mm. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite surface rétroréfléchissante a un diamètre compris entre 15 mm et 63 mm. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le champ (C) dudit projecteur est de l'ordre de 8 x 20 . 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ledit faisceau de lumière monochroma- tique infrarouge présente une longueur d'onde comprise entre 0,8 et 0,9 pm. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la puissance dudit projecteur (P) est de l'ordre de quelques watts ou fractions de watt. il 2722886 9. Dispositif selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que ledit projecteur (P) comporte une diode laser (1) susceptible d'émettre une puissance comprise entre 0,1 W et 10 W à 830 nm. 10. Dispositif selon les revendications 5 et 9, caractérisé en ce que, lorsque la distance (D) séparant ledit aéronef (A) du ou des dispositifs réflecteurs (RF) est de l'ordre de 10 km, la puissance délivrée par ledit projec- teur (P) est de 0,24 W, de 1,4 W ou de 3,8 W pour des dispositifs réflecteurs (RF) dont le diamètre de la surface rétroréfléchissante est respectivement de 60 mm, 25 mm ou 15 mm.