Brevet FR2727523A1 — publié le 19960531

Dispositif pour la reconnaissance d'objets en mouvement. La présente invention est relative à un dispositif pour la reconnaissance d'objets en mouvement par utilisation d'un télémètre optique actif à balayage de l'objet sous forme de réseau. On connait par le brevet allemand 29 49 453 un procédé permet- tant d'augmenter le nombre de coups au but sur des objets volants, sur des portions actives d'objets volants et sur des projectiles par poursuite automatique de cible et balayage de la cible avec réalisa- tion d'une image de la cible, laquelle est comparée par l'intermé- diaire d'un circuit de corrélation avec une image de la cible m mori- sée sous forme d'impulsions, l'image de la cible ainsi balayée étant en outre comparée à une autre image de la cible à abattre préalable- ment mémorisée laquelle image présente des surfaces de centre de gravité de vulnérabilité, les informations ainsi obtenues faisant l'objet, dans une unité, d'une corrélation et d'une exploitation en vue du réglage du point de mise à feu. On connaît également par la demande de brevet allemand 30 43 238 une tête chercheuse pour corps volants pour la recherche et la pour- suite de cibles terrestres au moyen d'un télémètre à laser et d'un dispositif de déviation du rayon laser grace à quoi il est possible de recouvrir à la manière d'un réseau la zone de la cible, et dans lequel un détecteur de discontinuité d'éloignement est associé au récepteur de la lumière dispersée en retour, ce détecteur pouvant être piloté par une unité d'évaluation. De tels dispositifs sont, d'une part relativement complexes en ce qui concerne les circuits utilisés et le traitement des signaux et d'autre part ne permettent l'obtention d'aucune information en ce qui concerne l'éloignement et la vitesse ou aucune possibilité de différen- tiation selon la taille et la vitesse de l'objet observé. L'invention a pour objet la réalisation d'un dispositif pour la reconnaissance d'objets en mouvement se déplaçant en direction sensi- blement tangentielle par rapport à la direction active du dispositif, le dispositif étant capable de discriminer les objets recherchés selon leur taille, leur direction de déplacement, leur éloignement et - 2 2727523 leur vitesse azimutale par rapport à des objets parasites et étant en même temps construit de manière simple et avec un fonctionnement sûr. Cet objet est rempli selon l'invention par le fait que le dispo- sitif présente au moins une série verticale de chaque fois plusieurs récepteurs optiques disposés sensiblement parallèlement dont les signaux de réception font l'objet d'une corrélation à la fois dans le temps et dans l'espace dans un circuit d'évaluation, les informations obtenues à partir des signaux de réception et concernant l'étendue spatiale verticale ou horizontale, la direction de déplacement et la vitesse de l'objet en mouvement étant exploitées et un signal de sortie étant émis dès que le centre de gravité de surface de l'objet en mouvement est déterminé à partir des signaux de réception exploi- tés ou que l'étendue spatiale de l'objet en mouvement dépasse un seuil prédéterminé. Le circuit d'évaluation comprend de préférence un microproces- seur muni de périphériques appropriés qui réalise l'exploitation selon un programme déterminé en fonction de paramètres variables. Les récepteurs optiques sont de préférence reliés au microprocesseur par l'intermédiaire d'un multiplexeur et d'un convertisseur analogique/ numérique. Le microprocesseur est relié à des mémoires à contenus invariables ou modifiables et à des commutateurs de sélection ainsi qu'à un dispositif de commande pour d'autres appareils. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la distance focale du système optique de réception et/ou la fréquence de balayage du télémètre optique et d'autres paramètres de la procédure d'exploitation (par exemple: évaluation de l'étendue verticale de l'objet seulement dans le cas d'une plage déterminée d'éloignement et/ou de vitesse) peuvent être modifiés en fonction du résultat de l'exploitation des signaux de réception. Le dispositif peut en outre comporter plusieurs séries verti- cales de récepteurs optiques séparés horizontalement les uns des autres par des secteurs optiquement non atteints. Le dispositif peut également être simplifié en ne prévoyant qu'un seul récepteur optique dans chaque série verticale. Par ailleurs le dispositif tient compte, lors de l'exploitation du signal, de l'angle de visée en avant de sorte que la disposition géométrique du champ de visée du récepteur optique peut être symétri- que ou seulement unilatérale par rapport à la direction de visée vers l'avant. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté sur les dessins et fait l'objet ci-après d'une description détaillée. Sur les dessins: la figure 1 représente en élévation un exemple d'application d'un dispositif pour la reconnaissance d'objets en mouvement; la figure 2 est une coupe selon la ligne A-A de la figure 1; la figure 3 est une vue de dessus de la figure 1; la figure 4 est un schéma fonctionnel du traitement des signaux d'un dispositif de reconnaissance d'objets en mouvement; et la figure 5 est un schéma synoptique d'un dispositif de recon- naissance d'objets en mouvement. La figure 1 représente un exemple d'application pour la recon- naissance d'objets en mouvement conformément à la présente invention. Il s'agit ici d'un détecteur optique fonctionnant selon le principe du relief, monté par exemple sur une mine directionnelle à direction d'action horizontale. Cette mine directionnelle doit, après sa mise en place, empêcher le franchissement du plan vertical défini par l'axe d'action, par des objets d'une étendue géométrique prédétermi- née dans un domaine de vitesses prédéterminé, par exemple en bloquant le passage de grands véhicules à un endroit désiré d'un étranglement d'un vallée. Un détecteur présentant un alignement géométrique fixe de sa caractéristique de sensibilité par rapport à l'axe d'action de la mine provoque le déclenchement de la mine à un instant approprié lors du passage d'une cible correspondante sans réagir à d'autres objets en mouvement dans le champ d'observation tels qu'animaux, plantes, piétons etc. Dans ce but, le dispositif selon la présente invention, comprend, tel qu'il est représenté sur les figures 1, 2 et 3, un télémètre à laser avec un agencement de plusieurs récepteurs optiques 4a, 4b,... 4f disposés selon une formation rayonnante et en deux séries verticales 2, 3 ainsi qu'un circuit d'évaluation 10 représenté sur la figure 5 qui exploite les signaux de réception 5a, 5b,... 5f fournis par les récepteurs 4a, 4b,... 4f. L'axe optique principal 8 du récepteur est décalé par rapport à la direction d'action 9 de la mine de l'angle de visée vers l'avant Y. Les récepteurs individuels 4a, 4b,... 4f présentent dans les directions horizontale et verti- cale un angle d'ouverture CY et sont séparés dans l'espace les uns des autres. Pour des utilisations simples il suffit de prévoir une seule série verticale 2 de récepteurs. 10. L'exploitation des signaux de réception 5a, 5b,... 5f des récepteurs 4a, 4b,... 4f se fait avantageusement dans un microproces- seur. Les paramètres nécessaires à l'exploitation des signaux peuvent en partie être introduits au moyen de commutateurs de sélection ou appareils analogues ou encore être inclus à titre de constantes dans le programme pouvant alors être appelés en fonction des besoins. Divers paramètres peuvent être influencés pendant le déroulement du calcul, en fonction des résultats de l'exploitation des signaux de réception, comme par exemple la distance focale de l'optique de réception, la fréquence de balayage ainsi que le choix du processus d'exploitation. Le but de l'exploitation des signaux est de détermi- ner le centre de gravité optique de l'objet observé et/ou son étendue spatiale à l'intérieur de limites déterminées et d'en déduire le calcul du moment de déclenchement approprié en fonction de l'éloigne- ment, de la vitesse et des dimensions de l'objet. Les informations suivantes peuvent être obtenues à l'aide du circuit d'exploitation à partir des informations d'éloignement qui parviennent périodiquement sur chaque canal de réception: 1 ) Aucun récepteur ne détecte une modification significative de la valeur de l'éloignement déterminée au début du processus de mesure: le détecteur observe simplement l'environnement, aucun objet en mouvement ne se trouvant dans le champ de vision. 2 ) Première modification significative de la valeur d'éloigne- ment dans un canal de réception: le récepteur considéré est piloté à partir de ce moment comme "active" dans la mesure o la valeur corres- pondante de l'éloignement rentre dans la plage d'éloignement prédéter- minée du système. 2727523: 3 ) Le nombre de récepteurs activés se trouvant les uns au- dessus des autres dans une série verticale 2, 3 fournit une mesure de la hauteur de l'objet 6 en relation avec les valeurs correspondantes de l'éloignement (ou leur moyenne, leur minimum ou leur maximum). 4 ) Dans le cas de plusieurs récepteurs activés dans les deux séries verticales, le temps écoulé depuis l'activation d'un récepteur jusqu'à l'activation du récepteur horizontal voisin fournit, en relation avec les valeurs correspondantes de l'éloignement, une mesure de la vitesse de l'objet 6. 5 ) Etant donné que les valeurs d'éloignement mesurées dans chaque canal de réception activé diminuent tout d'abord en général pour augmenter ensuite, il est possible de déterminer le centre de gravité optique de l'objet lors de son mouvement, par exemple par soustraction de valeurs mesurées successives pour chaque récepteur et calcul simultané de la moyenne pour tous les récepteurs activés. Cela est également possible même avec une seule série verticale 2 de récepteurs 4a, 4b... 4f. Le dispositif de l'invention peut être agencé pour différentes utilisations par la combinaison appropriée des possibilités d'évalua- tion précitées ainsi que par le choix de la distance focale, de la portée de détection et du nombre des récepteurs (en disposition verticale et horizontale). Le fonctionnement du dispositif sera explicité à partir du diagramme fonctionnel de la figure 4 à laquelle il est fait ici expressément référence comme faisant partie intégrante de la des- cription. Pour l'exploitation interviennent les grandeurs suivantes: - la vitesse du projectile et l'angle de visée vers l'avant de la munition; la disposition géométrique des récepteurs (ici deux fentes de chacune 6 canaux), la fréquence de balayage et le champ de mesure des capteurs; - la plage de vitesse, la longueur minimale Iin et la hauteur minimale hmin de l'objet. rain Dans le cas présent on ne tiendra compte que de l'une des direc- tions de déplacement tangentiel possible de l'objet; pour les deux directions il est nécessaire d'utiliser un deuxième dispositif dispo- sé de façon symétrique par rapport à la direction de visée vers l'avant et avec la même exploitation des signaux. Le programme d'exploitaton des signaux de réception se déroule de la manière suivante: Tout d'abord (DEPART) tous les canaux 4a, 4b... 4f sont désacti- vés et les éléments de mémoire correspondants ainsi que le paramètre- objet OBJ, et les compteurs de temps de longueur et de visée vers l'avant sont mis à "Zéro". Il en résulte que l'information concernant la zone observée peut être mémorisée sans la présence d'un objet en mouvement en relief d'arrière plan dans la matrice d'arrière plan. Il se produit ensuite une interrogation par balayage répétitif commandé cycliquement (CYCLE) des canaux de réception sans consé- quence sur le déroulement du programme jusqu'à ce que l'un des canaux de réception soit activé par la pénétration d'un objet en mouvement 6 dans sa zone de réception ce qui entraîne la mise à "Un" de l'élément correspondant de la matrice de mémoire. Si un récepteur de la fente 2 dirigé vers la ligne de visée vers l'avant 9, est active, cela signi- fie soit que l'objet était trop rapide soit qu'il vient de la mauvaise direction. Dans ce cas, le programme repart au DEPART. Dans le cas cependant o un récepteur de la fente i est active, commence une procédure de choix en ce qui concerne la taille et la vitesse de l'objet découvert. Pour cela il est tout d'abord nécessaire d'opérer une classification de l'objet en mouvement à l'aide du paramètre OBJ. Ce paramètre a les significations suivantes: OBJ = 0: les deux fentes 2, 3 sont vides; OBJ = 1: la fente 3 est activée, la fente 2 est vide; OBJ = 2: les fentes 2 et 3 sont activées; OBJ = 3: la longueur minimale est détectée, la fente 3 est (encore) activée, la hauteur minimale n'est pas (encore) atteinte. La détermination de la vitesse de l'objet en mouvement 6 se fait au moyen du compteur de temps ZZ qui est placé à ZZ=l et fonctionne ensuite en décomptage. Une interruption et un redémarrage du program- me interviennent lorsque l'objet en déplacement est trop lent (ZZ trop grand), trop rapide (ZZ trop petit), trop petit (la fente 3 n'est plus activée) ou trop bas (le seuil de hauteur de canaux se trouvant l'un au-dessus de l'autre n'est pas atteint). Le compteur de longueur ZL permet de déterminer dans quelle mesure l'objet en mouvement 6 se situe dans une plage de longueur prédéterminée. En même temps l'état du compteur fournit un seuil de départ pour le compteur de visée en avant ZH, ce seuil pouvant être déterminé par le calcul du centre de gravité optique de la cible en mouvement. On déduit de l'éloignement de l'objet DM, de l'état des comp- teurs ZZ et ZL, l'état du compteur de visée en avant ZH qui repré- sente le moment de déclenchement pour la plus grande probabilité de coup au but en tenant compte des valeurs données de l'angle de visée en avant et de la vitesse du projectile. La figure 5 illustre de manière simplifiée un exemple de cons- truction d'ensemble d'un dispositif pour la reconnaissance d'objets en mouvement. L'émetteur à impulsions 12, commandé par le bloc de pilotage 11 sous le contrôle de la base de temps du microprocesseur 18, émet de la lumière par rayonnement à travers l'optique 13, cette lumière étant réfléchie par l'environnement ou sur une cible obser- vée. La lumière réfléchie est dirigée par une autre optique 14 sur une ou plusieurs séries 2, 3 de récepteurs optiques 4a, 4b... 4f. Les signaux de sortie 16 (valeurs d'éloignement en fonction de la durée du trajet de la lumière) des récepteurs 15 sont fournis à la mémoire tampon 17 d'o ils sont appelés dans le microprocesseur 18 et exploités selon la procédure illustrée sur la figure 4. Si un objet en mouvement est reconnu, un signal est fourni sur la sortie 19 au moment optimal. Les avantages particuliers du dispositif selon la présente invention pour la reconnaissance des objets en mouvemnent ràsident dans le fait que l'on obtient un appareil facile 1 construire et compact qui permet une détection exacte de l'oojet en déplacement avec élimination d'objets parasites et ce sans l'adjonction d'autres détecteurs qui devaient auparavant être placés autour du dispositif. En outre il est également possible avec un tel dispositif d'observer une zone plus importante par changement de direction automatique au moyen d'autres capteurs d'information. Il en résulte un grand nombre de possibilités de mise en oeuvre autres que celles qui ont été décrites ici à titre d'exemples. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la reconnaissance d'objets en mouvement utilisant un télémètre optique actif à balayage de l'objet sous forme de réseau, caractérisé par le fait que le dispositif (1) présente au moins une série verticale (2, 3) de chaque fois plusieurs récepteurs optiques (4a, 4b... 4f) disposés sensiblement parallèlement, dont les signaux de réception (5a, 5b... 5f) font l'objet d'une correla- tion dans le temps et dans l'espace dans un circuit d'évaluation, les informations obtenues à partir des signaux de réception (5a, 5b... 5f). concernant l'étendue spatiale verticale ou horizontale, la direc- tion de déplacement et la vitesse de l'objet en mouvement (6) étant exploitées et un signal de sortie (7) émis dès que le centre de gravité de surface de l'objet en mouvement (6) est déterminé à partir des signaux de réception exploités (5a, 5b... 5f) ou que l'étendue spatiale de l'objet en mouvement (6) dépasse un seuil prédéterminé. 2. Dispositif pour la reconnaissance d'objets en mouvement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les récepteurs opti- ques (4a, 4b... 4f) sont reliés à un microprocesseur par l'intermé- diaire d'un multiplexeur et d'un convertisseur analogique/numérique, le microprocesseur étant relié à des mémoires à contenus invariables ou modifiables et à des commutateurs de sélection ainsi qu'à un dispositif de commande pour d'autres appareils. 3. Dispositif pour la reconnaissance d'objets en mouvement selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la distance focale de l'optique de réception et/ou la fréquence de balayage du télémètre optique peuvent être modifiées en fonction du résultat de l'exploitation des signaux de réception des récepteurs optiques (4a, 4b... 4f). 4. Dispositif pour la reconnaissance d'objets en mouvement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que certains paramètres de la procédure d'exploitation (par exemple: évaluation de l'étendue verticale de l'objet seulement dans le cas d'une plage déterminée d'éloignement et/ou de vitesse) peuvent être modifiés en fonction du résultat de l'exploitation des signaux de réception des récepteurs optiques (4a, 4b... 4f). 5. Dispositif pour la reconnaissance d'objets en mouvement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le dispositif (1) comprend plusieurs séries verticales (2, 3) de récepteurs optiques (4a, 4b... 4f) qui sont écartés les uns des autres en direction horizontale de façon à créer entre les champs de vision des récepteurs optiques des secteurs optiquement non atteints. 6. Dispositif pour la reconnaissance d'objets en mouvement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'un seul récepteur optique est monté dans chaque série verticale (2, 3). 7. Dispositif pour la reconnaissance d'objets en mouvement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend un autre dispositif identique disposé horizontalement symétriquement par rapport à l'axe d'action décalé de l'angle de visée vers l'avantY par rapport à l'axe principal (8).