Brevet FR2764402A1 — publié le 19981211

La présente invention concerne un système pour le guidage d'un missile se déplaçant sans tourner autour de son axe. Quoique non exclusivement, elle est particulièrement adaptée à l'autoguidage de missiles anti-char ou analogues. On sait que certains de ces missiles comportent, pour les guider vers une cible, un système de guidage, du type autodirecteur, comportant un système optique susceptible de former des images du paysage dans lequel se déplace ledit missile, un ensemble d'éléments photosensibles recevant lesdites images optiques et les transformant en images électriques, ainsi qu'un dispositif de détection de cible, par exemple du type à reconnaissance de formes ou de température. Le système optique et ledit ensemble d'éléments photosensibles sont montés dans ledit missile par l'intermédiaire d'un dispositif de stabilisation gyroscopique, de façon que les images obtenues soient de bonne qualité et que l'on puisse suivre les éventuels déplacements d'une cible par rapport aux éléments fixes du paysage. Le missile est pourvu de moyens de commande de sa trajectoire, tels que des gouvernes aérodynamiques ou des tuyères alimentées par des jets fluides, qui sont commandés pour diriger ledit missile vers ladite cible, en fonction de la position de celle-ci déterminée sur lesdites images. De tels systèmes de guidage présentent l'inconvénient que la largeur du champ observé et la cadence de renouvellement des informations d'images sont fixes pendant toute la durée du vol du missile. Il en résulte qu'il est difficile de réaliser, pendant une même mission, deux fonctions distinctes telles que la veille (survol d'un territoire à la recherche d'une cible) et la poursuite (guidage spécifique sur une cible après détection de celle-ci). La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. A cette fin selon l'invention, le système pour le guidage, vers une cible, d'un missile se déplaçant sans tourner autour de son axe, comportant un système optique susceptible de former des images du paysage dans lequel se déplace ledit missile, un ensemble d'éléments photosensibles recevant lesdites images optiques pour les transformer en images électriques, ainsi qu'un dispositif de détection de cible, est remarquable - en ce que ledit ensemble d'éléments photosensibles est constitué par au moins une barrette linéaire de tels éléments photosensibles, disposée orthogonalement à l'axe dudit missile - en ce que sont prévus des moyens de balayage permettant de faire balayer ladite barrette par le faisceau issu dudit système optique, la direction de balayage étant orthogonale à ladite barrette ; et - en ce que ledit dispositif de détection de cible commande le champ et la cadence du balayage réalisés par lesdits moyens de balayage, de façon que ce champ soit plus petit et que cette cadence soit plus élevée, après détection d'une cible qu'avant. Ainsi, avant détection d'une cible, pendant la recherche de celle-ci, le système de guidage permet l'exploration d'un large champ à une cadence qui peut être relativement faible. Au contraire, dès détection d'une cible dans un tel champ large, pendant la phase de poursuite, on peut obtenir des informations à une cadence très élevée, provenant uniquement du champ restreint entourant la cible. Le guidage du missile est donc optimisé, puisque celui-ci peut rechercher une cible dans un vaste champ, tout en bénéficiant d'une cadence de balayage élevée après détection de cette cible. Quoique l'on pourrait envisager d'autres dispositions, il est avantageux que ladite barrette d'éléments photosensibles soit verticale et que la direction de balayage soit horizontale. Par ailleurs, afin d'obtenir les deux balayages de champ et de cadence différents, on pourrait utiliser un dispositif de balayage unique, mais réglable. Toutefois, il s'est avéré préférable de prévoir deux dispositifs de balayage distincts. Avantageusement, lorsque, de façon connue, le système optique et l'ensemble d'éléments photosensibles sont portés par une plateforme stabilisée gyroscopiquement par rapport au reste du missile, le balayage avant détection de la cible est réalisé au moyen d'un des moteurs de stabilisation faisant osciller ladite plateforme autour d'un de ses axes parallèle à ladite barrette. Lorsque celle-ci est verticale, ce balayage s'effectue donc autour de l'axe de stabilisation en lacet. En revanche, le balayage rapide après détection est alors réalisé au moyen d'un élément optique de faible inertie, tel qu'un miroir oscillant, incorporé audit système optique. Il peut être avantageux d'utiliser plusieurs barrettes disposées parallèlement côte à côte et sensibles à des longueurs d'ondes différentes. On peut ainsi obtenir des images multispectrales susceptibles de favoriser la détection des cibles. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 illustre une application de la présente invention à un missile anti-char. La figure 2 est le schéma synoptique simplifié du système de guidage conforme à la présente invention. La figure 3 est une vue schématique en perspective de la tête optique du système de la figure 2. La figure 4 illustre, en vue de dessus schématique de la figure 1, le fonctionnement du système de guidage de la figure 2. La figure 5 représente le schéma synoptique d'un mode de réalisation du système selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un missile 1 d'axe longitudinal 2 suivant une trajectoire de vol, après avoir été lancé d'un poste de tir 3, dans la direction au moins approximative d'une cible 4. La cible 4 se déplace dans un paysage, dont seul un arbre 5 a été représenté et la trajectoire du missile est contrôlée par des gouvernes commandables 6. Dans la partie avant du missile 1 (voir la figure 2), derrière un radôme 7, est disposée une tête optique 8 comprenant un système optique 9 et une barrette 10 d'éléments photosensibles, du type à transfert de charge, constituée d'un grand nombre d'éléments photosensibles alignés. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, on a supposé que ladite barrette 10 était disposée verticalement. Le système optique 9 et la barrette 10 de la tête optique 8 sont enfermés dans une enveloppe commune 11 reliée au missile 1 de façon à pouvoir tourner à la fois autour d'un axe vertical 12 et d'un axe horizontal 13, orthogonal à l'axe du missile 1. Ainsi, l'axe optique 14 de la tête optique 8 est orientable par rapport à l'axe vertical de lacet 12 et à l'axe horizontal de tangage 13. Comme le montre la figure 3, les rotations de l'enveloppe 11 (et donc de la tête optique 8) autour des axes 12 et 13 sont respectivement obtenus par l'intermédiaire d'un moteur de lacet 15 et d'un moteur de tangage 16. Les articulations de l'enveloppe 11 sur la structure du missile 1 peuvent être de tout type approprié et n'ont pas été représentées. A l'intérieur de l'enveloppe 11 est de plus disposé un gyromètre double de lacet et de tangage 17, susceptible de commander les moteurs 15 et 16, comme ceci sera précisé par la suite. Le système optique 9 (voir la figure 2) comporte un miroir concave primaire 18 dont l'axe est confondu avec l'axe optique 14 (sur la figure 2, l'axe optique 14 est supposé confondu avec l'axe 2 du missile 1). La partie centrale du miroir primaire 18 est percée d'un passage 19 et, du côté de la convexité dudit miroir, est disposé un objectif 20, susceptible de focaliser sur la barrette 10. Par ailleurs, dans la convexité du miroir primaire est disposé un miroir secondaire 21 susceptible d'osciller autour d'un axe vertical 22 (donc parallèle à la barrette 10 et à l'axe 12), sous l'action d'un moteur 23, par exemple par l'intermédiaire d'un agencement à pignon et vis sans fin. Les éléments du système optique 9 sont disposés de telle façon qu'un faisceau lumineux parallèle 23, provenant par exemple de la cible 4, atteint le miroir primaire 18, qui le réfléchit en direction du miroir secondaire 21. Celui-ci l'adresse à l'objectif 20 à travers le trou 19. On comprend que, lorsque le moteur 23 fait osciller le miroir secondaire 21 autour de l'axe vertical 22, le faisceau sortant de l'objectif 20 balaye la barrette 10. Bien entendu, le radôme 7 est transparent pour le(s) rayonnement(s) au(x)quels est sensible la barrette 10. De façon usuelle, la barrette 10 est commandée par un dispositif de mise en oeuvre 24. Celui-ci est relié, par une liaison 25 à un dispositif électronique de commande 26 qui peut soit être monté à bord du missile 1, soit être disposé au poste de tir 3. Le dispositif de commande 26 est susceptible d'agir, d'une part sur les gouvernes 6 du missile 1 (liaison 27), d'autre part sur les moteurs 15,16 et 23 (liaisons respectives 28,29 et 30). Par ailleurs, ce dispositif de commande 26 reçoit les informations du gyroscope 17 par l'intermédiaire d'une liaison 31. Dans le cas où le dispositif 26 n'est pas embarqué à bord du missile, les liaisons 25,30 et 31 peuvent être de tout type connu approprié (filaires, hertziennes, lumineuses, etc...). On remarquera que le dispositif de commande 26 peut non seulement stabiliser, mais encore orienter l'axe optique 14 par rapport à l'axe 2 du missile 1, par action sur les moteurs 15 et 16. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est illustré ci-après, en faisant également appel à la figure Lorsque le missile est en veille, c'est-à-dire que, étant en vol, il cherche une cible, le dispositif 26 bloque le miroir 21 dans sa position orthogonale à l'axe optique 14 et commande à l'arrêt le moteur 23. En revanche, il commande le moteur de lacet 15 au fonctionnement, de sorte que la tête optique 8 oscille autour de l'axe de lacet 12. Cette oscillation autour de l'axe 12 est relativement lente et embrasse un large champ optique C. Il en résulte un balayage correspondant de la barrette 10 et le dispositif 24 fournit des images horizontalement très étendues, mais se renouvelant relativement lentement. Après que, au cours de cette large et lente exploration, le dispositif 26 a détecté une cible 4, le balayage est modifié. Le dispositif 26 commande alors le moteur 15 à l'arrêt, et actionne le moteur 23, pour que ladite tête optique 8 étant fixe ou bougeant très lentement pour maintenir l'axe optique 14 en direction de la cible au fur et à mesure de l'avance du missile 1, le miroir 21 oscille rapidement autour de son axe vertical 22, avec une faible amplitude. La barrette 10 et le dispositif 24 délivrent donc des images horizontalement peu étendues, mais à fréquence élevée, correspondant au champ réduit c. Le guidage du missile 1 vers la cible 4 peut donc être très précis. Sur la figure 5, on a représenté le schéma synoptique du circuit électronique du dispositif de la figure 2. On peut voir que le dispositif 24 de mise en oeuvre de la barrette 10 comporte un circuit électronique 32 destiné à la commande de ladite barrette, un circuit 33 de formation des images provenant de la barrette 10 balayée (soit par le miroir secondaire 21, soit par oscillation de la tête optique 8 autour de l'axe de lacet 12) et une mémoire 34 pour le stockage provisoire desdites images. Celles-ci sont adressées à un détecteur de cible 35 faisant partie du dispositif de commande 26, qui comporte de plus un dispositif 36 pour la poursuite automatique d'une cible, un dispositif 37 d'élaboration d'ordres de guidage du missile 1 par action sur les gouvernes 6, un dispositif 38 de stabilisation de la tête optique 8 et un dispositif électronique de gestion 39, par exemple du type microprocesseur. On peut prévoir de plus un gyroscope de roulis 40 fournissant ses informations au dispositif 37, qui reçoit également les informations provenant des dispositifs 36 et 38 et les ordres du dispositif 39. En veille, le guidage du missile 1 est donc assuré par le dispositif 37, sous la commande du dispositif 39, et en tenant compte des informations des gyroscopes 17 et 40. De plus, les images peu fréquentes et à large champ sont adressés au détecteur de cible 35 qui, tant qu'il ne reconnait aucune cible, adresse des informations correspondantes au dispositif 39. Celui-ci maintient à l'arrêt le moteur 23, mais demande au dispositif 38 d'actionner en rotation alternative le moteur 15 de la tête optique 8. Quand le détecteur 35 reconnaît une cible 4, il prévient le dispositif 39, qui arrête l'oscillation de balayage autour de l'axe 12 et commande le moteur 23 en oscillations rapides de faible amplitude ; de plus, le détecteur 35 déclenche le dispositif de poursuite automatique 36, qui, sous la commande du dispositif 39, impose ses ordres au dispositif 37 d'élaboration des ordres de guidage. Le dispositif de poursuite automatique 36 reçoit également les images du dispositif 24, de sorte qu'il peut assurer le guidage du missile 1 jusqu'au contact avec la cible 4. REVENDICATIONS 1 - Système pour le guidage vers une cible (4) d'un missile (1) se déplaçant sans tourner autour de son axe, comportant un système optique (9) susceptible de former des images du paysage dans lequel se déplace ledit missile, un ensemble (10) d'éléments photosensibles recevant lesdites images optiques pour les transformer en images électriques, ainsi qu'un dispositif de détection cible (35), caractérisé : - en ce que ledit ensemble (10) d'éléments photosensibles est constitué par au moins une barrette linéaire de tels éléments photosensibles, disposée orthogonalement à l'axe dudit missile - en ce que sont prévus des moyens de balayage (15,23) permettant de faire balayer ladite barrette (10) par le faisceau issu dudit système optique, la direction de balayage étant orthogonale à ladite barrette ; et - en ce que ledit dispositif de détection de cible (35) commande le champ et la cadence du balayage réalisé par lesdits moyens de balayage, de façon que ce champ soit plus petit et que cette cadence soit plus élevée, après détection d'une cible qu'avant. 2 - Système de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite barrette d'éléments photosensibles (10) est verticale et en ce que la direction de balayage est horizontale. 3 - Système de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de balayage sont constitués de deux dispositifs de balayage distincts (15,23). 4 - Système de guidage selon la revendication 3, dans lequel ledit système optique et ledit ensemble d'éléments photosensibles sont stabilisés gyroscopiquement par rapport au reste du missile, caractérisé en ce que le balayage avant détection de la cible est réalisé au moyen d'un des moteurs de stabilisation (15) faisant osciller solidairement ledit système optique (9) et ladite barrette d'éléments photosensibles (10) autour d'un des axes de stabilisation (12) parallèle à ladite barrette. 5 - Système selon les revendications 2 et N, caractérisé en ce que ledit balayage s'effectue autour de l'axe de stabilisation en lacet (12). 6 - Système selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le balayage après détection est réalisé au moyen d'un élément optique (21) de faible inertie incorporé au système optique. 7 - Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit ensemble d'éléments photosensibles est constitué de plusieurs barrettes disposées parallèlement côte à côte et sensibles à des longueurs d'ondes différents.