Brevet FR2740878A1 — publié le 19970509

La présente invention concerne un système télémétrique à ondes entretenues et, selon un aspect, un système d'altimètre radar, ou radioaltimètre, pour aéronef. De semblables systèmes comprennent ordinairement un moyen d'émission d'hyperfréquences sur lequel une certaine forme de codage a été ajoutée, et une antenne servant à diriger l'énergie vers la cible, une antenne servant à recevoir l'énergie renvoyée et, après amplification, un moyen permettant de déterminer la quan- tité de retard qui s'est produite sur le signal, et, par consé- quent, la distance de la cible. Le codage ajouté à l'émission a été, dans le passé, une modulation en impulsions ou en fréquence, mais, plus récemment, la modulation de phase produite par un code pseudo- aléatoire a été utilisée. Cette forme de modulation a la propriété de produire un spectre émis du type bruit qui est diffi- cile à détecter et, par conséquent, trouve des applications lorsque le caractère de dissimilation a de l'importance. On peut augmenter le caractère de dissimulation en réduisant la puissance émise de façon que le signal renvoyé soit juste suffisant pour la mesure télémétrique. Dans ces systèmes à modulation de phase, le signal reçu est mis en corrélation avec une version retardée du code émis, le retard étant graduellement augmenté par pas, et les échantillons du signal de sortie du corrélateur sont détectés et emmagasinés dans un tableau. A partir de ces données emmagasinées, le retard, et par conséquent la distance, correspondant au retour du signal reçu, peut être trouvé. Un système typique est représenté sur la figure 1 et comprend: un émetteur comportant un générateur 1 de signaux de radiofréquence; un modulateur 2 servant à moduler le signal de radiofréquence en fonction d'un code pseudo-aléatoire 3; un amplificateur 4 d'émetteur et une antenne d'émission 5. Le récepteur comporte une antenne de réception 6; un amplificateur 7 de récepteur; un corrélateur 8 servant à corréler le signal reçu avec une version retardée du code émis correspondant à la distance faisant l'objet de l'examen; un détecteur d'amplitude 10 et une matrice de mémorisation 11. 2- Les données relatives à un tel système sont représentées sur la figure 2, le retard du code correspondant à la distance. Le code pseudo-aLéatoire utilisé dans l'invention est de préférence un code de longueur maximale, une séquence de nombres produite par un registre à décalage présentant certaines réinjec- tions sur lui-même. Pour le système de la présente invention, une longueur de code de 2 047 chiffres est préférée. Les radioaltimètres classiques se servent de la largeur du faisceau des antennes d'émission de réception pour travailler sur des étendus de tangage et de roulis allant jusqu'à + 600. Pour obtenir ces performances d'attitude, il faut sacrifier le gain de visée de l'antenne. Les procédés actuels qui sont utilisés pour surmonter cette déficience en gain consistent à augmenter la puissance de sortie de l'émetteur et, ou bien, à augmenter la sensibilité du récepteur. Le fait d'augmenter la puissance de sortie de l'émetteur donne une émission plus facilement détectable dans un environnement ECM, tandis que la sensibilité du récepteur est limitée par la technique actuelle des amplificateurs de haute fréquence à faible bruit et par le bruit thermique. Une autre technique possible permettant d'obtenir les performances voulues d'altitude consiste à rétrécir la largeur des faisceaux de l'antenne d'émission et de l'antenne de réception et à orienter les faisceaux. Par conséquent, l'invention produit un système de radio- altimètre pour aéronef, comprenant un émetteur radio et une antenne d'émission servant à rayonner un faisceau d'énergie radio- électrique, un récepteur radio et une antenne de réception servant à recevoir l'énergie radioélectrique réfléchie par le sol, un moyen de traitement servant à comparer le signal reçu par le récepteur avec le signal émis par l'émetteur et à déterminer, à partir de la comparaison, l'altitude instantanée de l'aéronef au-dessus du sol, et des moyens servant à modifier la direction de rayonnement du faisceau par rapport à l'aéronef pour compenser les variations de l'attitude de l'aéronef par rapport à l'horizontale pour au moins un des axes avant-arrière et latéral. Selon un mode de réaLisation, les moyens servant à modifier la direction du faisceau peuvent être conçus de façon à déplacer la direction du faisceau périodiquement sur au moins une partie de la gamme maximale de déplacement, puis à choisir la direction du faisceau pour lequel le plus fort signal est détecté par le récepteur. On peut faire commuter la direction du faisceau pour l'un, donné, des axes, entre la direction centrale et une direction faisant un angle prédéterminé de part et d'autre de la direction centrale. Selon une autre possibilité, on peut orienter la direction du faisceau de manière continue ou par petits pas multiples. IL est préférable de prévoir des moyens permettant de modifier la direction du faisceau de l'antenne réceptrice. Lesdits moyens sont typiquement conçus de façon que la variation de la direction du faisceau de l'antenne réceptrice corresponde à la variation de la direction du rayonnement du faisceau émis. On peut utiliser l'antenne réceptrice pour mesurer l'amplitude des signaux de retour et emmagasiner les valeurs dans un tableau en vue d'un traitement ultérieur. Les moyens permettant de modifier la direction du faisceau peuvent être conçus, selon une autre possibilité, de façon à modifier la direction du faisceau en fonction de données indiquant l'attitude de l'aéronef. Ces données peuvent être fournies par les instruments de l'aéronef et elles peuvent être indépendantes de données du système afin de simplifier l'interface du système. Les données d'attitude de l'aéronef nécessaires pour orienter le faisceau peuvent être prélevées sur un bus multiplexé faisant partie d'un environnement aéro-électronique total. L'information d'orientation du faisceau peut être émise à destina- tion de déphaseurs d'antenne, par exemple par application d'une tension de commande continue au câble d'alimentation de l'antenne de radiofréquence. Il est possible de maintenir une fiabilité élevée pour l'antenne, puisque des dispositifs du type état solide seront utilisés pour mettre en oeuvre la fonction d'orientation du faisceau à l'intérieur de l'ensemble de l'antenne. Le fait de faire appel à L'orientation du faisceau permet de réduire La largeur de faisceau instantanée, ce qui augmente proportionneLLement le gain de visée. Pour des performances d'attitude données, l'utilisation de cette technique conduit à un système moins facile à détecter, un système résistant mieux aux interférences, puisque la largeur de faisceau plus étroite offre une plus petite fenêtre vis-à-vis de n'importe quelle source d'interférences, et à une moindre suscepti- bilité d'obtenir des signaux de courte distance erronés de poursuite qui ne sont pas directement au-dessous de l'aéronef (par exemple, les flancs d'une vallée). L'importance de la diminution de ce phénomène se détermine en fonction de la réduction de la largeur de faisceau relativement à la pente des flancs de la vallée. On se reporte aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 3 est une vue simplifiée d'un mode de réalisa- tion de la présente invention; et la figure 4 est un graphe illustrant l'effet résultant de la commutation de la direction du faisceau dans un système de radioaltimètre selon l'invention. Le système représenté sur les dessins comprend un émetteur 20 servant à produire une configuration de code pseudo- aléatoire devant être émise par des éléments rayonnants 22. Les éléments 22 se trouvent sous commande d'un dispositif 24 d'orienta- tion du faisceau, qui permet de modifier la direction de rayonne- ment du faisceau 26. Le récepteur 28 comporte des éléments récepteurs 30 placés sous commande d'un autre dispositif 32 d'orientation de faisceau. Les signaux reçus sont comparés avec une version retardée du code pseudo-aléatoire dans un comparateur 34, et les résultats sont envoyés à un détecteur d'amplitude 36, puis dans des matrices 38, 40, 42 et un processeur 44. En utilisation, le dispositif 24 d'orientation du faisceau et l'autre dispositif 32 d'orientation du faisceau sont liés de façon que le faisceau 26 de l'émetteur et le faisceau 46 du récepteur soient projetés dans la même direction. La direction voulue de projection des faisceaux 26 et 46 peut être déterminée par examen des résultats contenus dans les matrices 38, 40, 42, Lorsque L'on fait baLayer Les faisceaux 26 et 46 d'un extrême à L'autre, Le signal Le plus intense indiquant La direction préférée qui peut être fournie aux dispositifs 24 et 32 d'orientation de faisceau. On peut effectuer un balayage de façon réguLière pour tenir compte des variations d'attitude de l'aéronef. Selon une autre possibilité, on peut lier Les dispositifs 24 et 32 d'orienta- tion de faisceau aux instruments 48 de l'aéronef pouvant être utilisés pour déterminer l'attitude de l'aéronef et, par con- séquent, la direction appropriée du faisceau. E REVENDICATIONS 1. Système d'altimètre radar pour aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend un émetteur radio (20) et une antenne d'émission (22) servant à rayonner un faisceau d'energie radioélectrique, un récepteur radio (28) et une antenne réceptrice (30) servant à recevoir l'énergie radioélectrique réfléchie par le sol, un moyen de traitement (34) servant à comparer le signal reçu par le récepteur avec le signal émis par l'émetteur et à déterminer, à partir de la comparaison, l'altitude instantanée de l'aéronef au- dessus du sol, et des moyens (24) servant à changer la direction de rayonnement dudit faisceau par rapport à l'aéronef afin de com- penser les variations de l'attitude de l'aéronef par rapport à l'horizontale pour au moins un des axes avant-arrière et latéral. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens servant à changer la direction du faisceau sont conçus pour déplacer la direction du faisceau périodiquement sur au moins une partie de la gamme maximale de déplacement, puis à sélectionner la direction du faisceau pour laquelle le signal le plus intense est détecté par le récepteur. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens servant à changer la direction du faisceau sont conçus de façon à commuter la direction du faisceau pour l'un, donné, des axes, entre la direction centrale et une direction faisant un angle prédéterminé de part et d'autre de la direction centrale. 4. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens servant à changer la direction du faisceau sont conçus pour orienter la direction du faisceau de façon continue ou par petits pas multiples. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens servant à changer la direction du faisceau sont conçus de façon à modifier la direction du faisceau en fonction de données indiquant l'attitude de l'aéronef. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que les données d'attitude sont fournies par les instruments de l'aéronef. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on peut également changer la direction du faisceau de l'antenne réceptrice. 8. Système selon La revendication 7, caractérisé en ce que le faisceau de l'antenne réceptrice et le faisceau de l'émetteur ont tous deux la même direction.