Brevet FR2751742A1 — publié le 19980130

La présente invention se rapporte à un système indicateur d'état pour mine. L'utilisation souple et sûre des mines, telles que mines anti-char conventionnelles ou anti-personnel, suppose une gestion de l'état de ces mines pendant leur mission: sécurité d'armement, phase active, mine désactivée, neutralisée, etc... Au cours de sa mission depuis le stockage jusqu'à la récupération, la mine se trouve dans différents états successifs. La nature de ces états dépend du type de mine et du degré de sophistication de l'arme. Pour les mines les plus simples, telles que mines à allumeur mécanique (anti-char ou anti-personnel) avec ou sans dispositif de retard d'armement et sans dispositif d'autoneutralisation ou d'autodestruction, on peut ne considérer que deux états: - mine en sécurité (mine non armée); la mine ne peut pas être actionnée même par sollicitation nominale de son allumeur. La mine peut être manipulée sans danger. - mine armée; la mine est déclenchée par action sur son allumeur. Pour les mines à durée d'activité limitée qui sont des mines équipées d'un dispositif, mécanique ou électronique, permettant de limiter l'action dans le temps et donc d'améliorer la souplesse opérationnelle ainsi que de diminuer les nuisances après les conflits, il existe différents principes présentant des complexité, fiabilité et sécurité différentes. L'état de fin d'activité peut se traduire par une désactivation, neutralisation, stérilisation ou destruction de la mine. Pour les mines équipées d'allumeurs électroniques sophistiqués, on peut également envisager la possibilité d'avoir, au cours de la mission, d'autres états correspondant à différents modes d'activité. La création et la gestion de ces différents états sont assurées par certains éléments plus ou moins évolués selon le type de mine: - les Dispositifs de Sécurité et d'Armement (DSA): on les retrouve sous forme plus ou moins sophistiquée sur tous les types de mines qu'elles soient mécaniques ou électroniques. Le DSA permet d'assurer les fonctions de sécurité dans les différentes phases de vie de la mine: stockage, transport, mise en oeuvre, voire récupération. Ces dispositifs sont généralement basés sur des principes de désalignement ou d'interruption de chaîne pyrotechnique par rotation ou translation de volets, verrouillage de la cinématique conduisant au déclenchement, etc... La base du fonctionnement est mécanique, mécano-pyrotechnique ou électro-mécanique. - dans les mines les plus modernes à durée d'activité limitée, une fonction de gestion de l'activité utilisant des horloges et séquenceurs électroniques. Cette fonction génère des ordres d'activation/désactivation, des ordres de fin de mission (neutralisation, destruction, etc...) et peut également commander certains éléments du DSA. II est particulièrement intéressant pour le personnel qui se trouve en confrontation avec ces mines de pouvoir connaître à tout instant l'état de celles-ci et ceci sans manipulation ou visualisation lorsque les mines sont enfouies. C'est notamment le cas dans le cadre d'une opération de récupération des mines après la mission où il est important de s'assurer de l'état "Mine non dangereuse" avant toute action sur celle-ci. Dans ce but, plusieurs possibilités d'indication d'état de la mine ont déjà été envisagées: - visualisation directe de l'état du DSA. Un aménagement au niveau du boîtier de la mine permet à l'opérateur de connaître l'état armé/non armé de la mine en visualisant directement ou indirectement la position de certains éléments mobiles du DSA (volet d'interruption, verrou mécanique, etc...) Cette solution impose cependant d'avoir une vue directe sur la mine. Pour les mines enfouies, il faut donc détecter puis dégager la mine, avec tous les dangers que cela comporte. - visualisation par indicateur d'état extérieur. Un organe extérieur de visualisation permet, par exemple, en fin d'activité de signaler que la mine est désactivée ou neutralisée. Cet organe peut être commandé mécaniquement ou électriquement par la fonction de gestion d'activité de la mine. Un marqueur pyrotechnique ou un volet mécanique peuvent jouer ce rôle. Mais, dans ie cas des mines enfouies, on peut se retrouver dans le cas précédent avec les inconvénients correspondants, à moins d'avoir un dispositif sortant de terre et permettant une localisation et visualisation sans dégager la mine. Les dispositifs existants sont généralement pyrotechniques mais leur fiabilité est très liée à l'environnement (nature du sol). - communication avec la mine. C'est le principe le plus évolué, proposé uniquement sur des mines à allumeurs électroniques modernes. La mine est capable de communiquer avec l'extérieur, à courte distance, par voie radio ou induction. Un détecteur portable spécifique peut interroger puis recevoir les messages de la mine qui génère un message codé représentatif de son état. L'état de la mine s'affiche au niveau du détecteur. Ce principe suppose que la mine possède une source d'énergie électrique ou utilise un principe d'autoalimentation et qu'elle ait une fonction électronique capable de mettre en forme et de générer un message. II est clair que cette solution, relativement complexe et coûteuse, ne peut pas être appliquée sur les mines à allumeur mécanique ou équipées d'une électronique simple. Un but de l'invention est donc de proposer une solution simple et peu coûteuse, adaptable très facilement sur n'importe quel type de mine et qui soit exempte des inconvénients des diverses solutions connues. Pour cela, I'invention va s'appuyer sur un principe général connu qui est la détection par induction d'un élément répondeur passif intégré dans la mine. Un tel principe de fonctionnement est décrit par exemple dans la demande de brevet français FR 94 13073 déposée le 2 Novembre 1994. Il consiste à générer un champ magnétique à fréquence F de manière à induire des courants dans tout élément conducteur situé à proximité. Lorsque ce conducteur est un circuit accordé à la fréquence F, le récepteur peut analyser les variations significatives liées à la résonance et détecter la présence d'une mine. Un objet de l'invention est un système indicateur d'état adaptant ce principe et comportant, intégré dans la mine, un élément répondeur dont la fréquence caractéristique F est fonction de l'état de la mine. Selon l'invention, il est donc prévu un système indicateur d'état pour mine comportant un répondeur, équipé d'un circuit inductance-capacité accordé à une fréquence F disposé dans la mine, et un détecteur utilisant le couplage par induction avec ledit circuit accordé, ledit détecteur étant constitué de moyens de détection comprenant au moins une bobine d'émission alimentée par un générateur de courant alternatif, une bobine de réception ayant un axe parallèle à celui de la bobine d'émission et des moyens de comparaison recevant le signal dudit générateur et le signal de ladite bobine de réception pour délivrer un signal de présence dudit répondeur accordé à la fréquence F lorsque ledit signal de la bobine de réception a simultanément l'amplitude et la phase requise par rapport au signal du générateur, ledit système étant caractérisé en ce que ledit répondeur comprend des moyens d'accord du circuit accordé à une parmi plusieurs fréquences caractéristiques chacune d'un état de la mine et en ce que ledit détecteur comprend des moyens de détection adaptés à la détermination de celle desdites fréquences caractéristiques à laquelle ledit circuit est accordé. Le système selon l'invention ainsi défini permet de localiser la mine équipée du répondeur passif (amplitude du signal détecté) et de connaître l'état de cette mine (par la détermination de la fréquence). Ce système est très simple et fonctionne sans visibilité directe avec la mine et sans source d'énergie interne à la mine, ce qui le rend bien adapté aussi bien aux mines enfouies sous terre que disposées sous l'eau, à condition de rester à distance de réception. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints où: - la figure 1 est un schéma de principe d'un système de détection connu; - la figure 2 est un schéma de principe de répondeur passif pour le système selon l'invention; - la figure 3 montre un premier mode de réalisation de répondeur de système selon l'invention ; et - la figure 4 est le schéma d'un second mode de réalisation de répondeur pour système indicateur selon l'invention. La figure 1 représente un schéma de principe d'un système de détection de mines connu tel que décrit dans la demande de brevet français précitée. Ce système comprend un répondeur passif 3, constitué d'un circuit accordé L/CO à une fréquence FO, et un détecteur 2. Le détecteur 2 est associé à un ensemble de bobines 1 comportant une bobine d'émission Le et une bobine de réception Lr sensiblement identiques, d'axes parallèles et coplanaires. La bobine d'émission Le est couplée à la sortie d'un générateur 20 de courant alternatif à la fréquence FO. Si on approche le répondeur 3 de l'ensemble 1, une tension sinusoïdale à la fréquence FO apparaît à la sortie de la bobine de réception Lr. Cette tension est déphasée sensiblement de 90" par rapport au signal du générateur 20. La détermination de la présence du répondeur 3 s'effectue par exemple dans deux voies permettant par coïncidence de diminuer les fausses alarmes. On sait que le déphasage cl de la tension reçue par rapport au signal du générateur 20 est de l'ordre de 90" pour un circuit résonant tel que L/CO mais est voisin de 0 pour un passage près d'un matériau conducteur qui a un comportement sensiblement purement selfique. A partir de cette constatation, on détecte dans une première voie 21 une quantité proportionnelle à l'amplitude de la tension reçue et au sinus du déphasage en faisant le produit de cette tension avec un signal dérivé du générateur 20 et déphasé de 90" dans le déphaseur 23. La voie 21 compare cette quantité à un seuil pour déterminer si un répondeur 3 se trouve à une distance du détecteur inférieure à une valeur donnée et fournit à une première entrée d'une porte ET 24 un signal de niveau 1 ou 0 selon qu'un répondeur est détecté comme présent ou non. Une deuxième voie 22 permet de déterminer si le signal reçu par la bobine Lr a une phase correspondant à la présence d'un répondeur ou non. Pour cela, on fait le produit de la tension reçue et du signal venant du générateur 20, ce qui fournit une quantité proportionnelle à l'amplitude de la tension reçue et au cosinus du déphasage. Puis la voie 22 compare cette quantité à celle obtenue dans la voie 21 pour délivrer à la seconde entrée de la porte 24 un signal de niveau 1 ou 0 selon que la tangente de l'angle de déphasage correspond à celle d'un angle voisin de 90" (présence d'un répondeur) ou beaucoup plus faible (absence de répondeur). La porte ET 24 fournit un signal de décision indiquant qu'un répondeur a été détecté ou non. Les détails sur un exemple de réalisation de ces circuits figurent dans la demande de brevet français déjà citée FR 94 13073. Bien entendu, tout autre type de circuits électroniques détecteurs de la tension reçue par la bobine Lr peut convenir. Comme on l'a déjà mentionné plus haut, le principe de base du système indicateur d'état selon l'invention est de lier les caractéristiques du répondeur aux états de la mine. Pour cela, selon l'invention, la fréquence F d'accord du répondeur est choisie variable en fonction de l'état de la mine. La figure 2 représente le schéma de principe d'un tel répondeur selon l'invention dans le cas le plus simple où on veut réaliser une fonction détection et indication de deux états différents de la mine. Ce répondeur 3' comprend toujours un circuit accordé constitué d'une inductance L et de capacités CI, C2 connectées en parallèle aux bornes de L. Dans un état 1 de la mine, seule la capacité C1 est reliée aux bornes de l'inductance L pour former un circuit accordé à la fréquence FI correspondant par exemple à un état "armé" ou "actif' de la mine. Dans un état 2, un commutateur 30 fermé sous la commande de moyens 4 relie en parallèle la deuxième capacité C2 aux bornes de l'inductance L. Ceci forme un circuit accordé L/(C1 + C2) à la fréquence F2 correspondant par exemple à l'état "non armé" ou "désactivé" ou "neutralisé" de la mine. Le commutateur 30 correspond physiquement à une fermeture de contact électrique. Cette fermeture peut être par exemple assurée (moyens 4) soit mécaniquement par positionnement d'un volet du DSA soit électroniquement par un module de gestion de l'activité de la mine. Le détecteur doit alors être capable de détecter séparément les deux fréquences Fl et F2. Ceci est évidemment à la portée du technicien et peut s'obtenir par exemple à l'aide d'un générateur 20 (Fig. 1) balayant successivement les deux fréquences F1 et F2, la fréquence en cours d'analyse servant à afficher l'état d'une mine éventuellement détectée. La détection de présence et l'indication d'état s'effectuent à courte distance (quelques dizaines de centimètres) pour des raisons pratiques de sensibilité et d'encombrement du détecteur et du répondeur. Comme on le voit, le répondeur est un dispositif entièrement passif ne nécessitant pas de source d'énergie interne, de faible coût et encombrement. II peut être intégré sur n'importe quel type d'allumeur de mine, mécanique ou électronique, à la seule condition naturellement qu'il ne soit pas entièrement métallique. Les fréquences FI et F2 sont choisies pour être facilement distinguées par le détecteur, de manière fiable, tout en restant dans la même gamme. Leurs valeurs pourraient être standardisées. Une amélioration pourrait être apportée facilement au détecteur en recherchant dans la voie 21 (figure 1) le maximum du signal obtenu en faisant le produit des deux signaux d'entrée, de manière à permettre non seulement la détection d'une mine par "tout" ou "rien" mais aussi sa localisation. La connaissance de l'état de la mine par la fréquence à laquelle le répondeur est détecté permet de savoir si la mine peut être considérée comme non dangereuse (fréquence F2) et récupérable sans précautions spécifiques, ou si elle doit être considérée comme dangereuse (fréquence F1) auquel cas on doit mettre en place la procédure adaptée. II est clair qu'on peut envisager de détecter de la même manière plus de deux états en commutant plus de deux fréquences. La figure 3 montre une première variante de réalisation du répondeur du système selon l'invention, dans lequel la commutation de fréquences est liée à la position d'un volet V1 se déplaçant en translation et assurant lui-même par une partie 31 la liaison conductrice entre des contacts 32. Dans l'état "armé" de la mine, le volet occupe la position V1', 31'. Dans l'état "désactivé" ou "non armé", le volet occupe la position V1, 31. Ceci peut s'appliquer à des mines de conception très simple, voire des mines anti-personnel. Des mines plus sophistiquées ont un DSA comprenant un moteur électrique commandant la translation du volet V1 et permettant le retour en position "désactivée" ou "non armé" en fin d'activité. La détection de cet état permet alors le relevage de la mine en toute sécurité. La figure 4 représente une deuxième variante dans le cas d'allumeurs à gestion d'activité électronique. Dans ce cas, le circuit L/(C3+C4) accordé à la fréquence F3 correspond à l'état "armé" de la mine, la connexion électrique entre la capacité C3 et l'inductance L étant assurée par un fusible Fu et un micro-interrupteur Ida couplé à l'interrupteur d'alimentation IA de l'allumeur. L'état "désactivé" de la mine correspond au circuit accordé L/C4 à la fréquence F4. Cet état "désactivé" correspond soit au cas où l'allumeur n'est pas sous tension (interrupteur Ida ouvert, Fig. 4), soit au cas où le module de gestion d'activité électronique 5 a ramené la mine à l'état "neutralisé" ou "désactivé" tout en commandant la coupure du fusible Fu. Bien entendu, les exemples de réalisation décrits ne sont nullement limitatifs de l'invention et on peut imaginer d'autres modes de réalisation du répondeur ou du détecteur du système indicateur d'état selon l'invention sans sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. - Système indicateur d'état pour mine comportant un répondeur, équipé d'un circuit inductance-capacité, accordé à une fréquence F, (L, CO) disposé dans la mine, et un détecteur utilisant le couplage par induction avec ledit circuit accordé, ledit détecteur étant constitué de moyens de détection comprenant au moins une bobine d'émission (Le) alimentée par un générateur (20) de courant alternatif, une bobine de réception (Lr) ayant un axe parallèle à celui de la bobine d'émission et des moyens de comparaison (21 à 24) recevant le signal dudit générateur et le signal de ladite bobine de réception pour délivrer un signal de présence dudit répondeur accordé à la fréquence F lorsque ledit signal de la bobine de réception a simultanément l'amplitude et la phase requise par rapport au signal du générateur, ledit système étant caractérisé en ce que ledit répondeur comprend des moyens (C1, C2, 30,4; C1, C2, V1, 31, 32; C3, C4, 33, Fu, 5) d'accord du circuit accordé à une parmi plusieurs fréquences caractéristiques chacune d'un état de la mine et en ce que ledit détecteur comprend des moyens de détection adaptés à la détermination de celle desdites fréquences caractéristiques à laquelle ledit circuit est accordé. 2. - Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accord du répondeur comprennent au moins deux capacités (C1, C2; C3, C4), des moyens de commutation (30; 31, 32; Fu, 33) pour connecter lesdites capacités en parallèle aux bornes de l'inductance (L) et des moyens de commande (4; VI ; 5) pour contrôler la commutation desdites capacités en fonction de l'état de la mine, de manière à modifier la fréquence caractéristique d'accord du circuit accordé. 3. - Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation et lesdits moyens de commande sont constitués par des contacts (32) et un organe mécanique (V1, 31) assurant directement la connexion desdits contacts et faisant partie des dispositifs de sécurité et d'armement (DSA) de la mine. 4. - Système selon la revendication 2 pour mine à gestion d'activité électronique, caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation comprennent au moins un fusible (Fu) connecté en série entre les capacités (C3, C4) et en ce que lesdits moyens de commande comprennent un module (5) de gestion d'activité électronique de la mine qui commande la coupure dudit fusible pour traduire l'état "Désactivé" de la mine. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation comprennent en outre un interrupteur (Ida) couplé à l'interrupteur d'alimentation de l'allumeur de la mine pour traduire l'état "Désactivé" ou "non armé" de la mine lorsque celle-ci n'est pas sous tension.