Brevet FR2762668A1 — publié le 19981030

L'invention concerne une fusée de proximité, de pré- férence pour la lutte contre des objectifs volants, qui élabore son critère de mise à feu par utilisation de l'effet Doppler. Des analyses des signaux Doppler produits dans une fusée de ce type à différentes altitudes de vol, au-dessus de ter- rains survolés de différentes natures et avec des cibles de tailles et de formes différentes, ont montré que la puissance de clutter (échos parasites) spectrale due aux échos du sol se décale vers des fréquences élevées et que la puissance de clutter totale croit lorsque, à vitesse de projectile constante, l'altitude de vol dimi- nue. La figure 1 montre, dans l'intervalle de temps t a tl, la variation de fréquence (battement) typique captée dans un projectile par suite d'échos du sol b altitude de vol constante et vitesse décroissante. Le spectre de clutter va de 0 à fimx Le battement provenant d'une cible fixe est représenté dans l'inter- valle allant de t1 à l'apside t4 (point de la trajectoire du pro- jectile o sa distance de la cible est la plus petite). Suivant la taille de l'objectif, la sensibilité du système et la distance de laquelle le projectile manque (passe devant) le but, la fréquence Doppler maximale fDmax est détectée par la cible dans l'intervalle t1 à t2. Le point optimal de mise à feu t3 est déterminé à l'aide de fDmax selon la prescription ou loi de mise à feu. L'invention vise à assurer l'identification de but, par une fusée du type indiqué, au moyen d'un montage peu important réalisable selon la technique monolytique, d'une manière qui soit largement indépendante des paramètres que sont la vitesse du projec- tile, la nature du terrain survolé et l'altitude de vol. Selon l'invention, une fusée de proximité cosmme indi- qué au début est essentiellement caractérisée par un montage de contrôle, raccordé au canal de signal Doppler, qui permet seulement la mise a feu si un nombre minimal préfixé d'oscillations Doppler cohérences comprises dans des tolérances préfixées de valeur de période se sont produites au cours d'un nombre pré-f:é, de périodes Doppler. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le montage de contr5le comporte une mémoire pour la dernière valeur de période en vue de la détermination des tolérances de valeur de période, deux comparateurs, dont l'un compare la valeur de période momentanée avec la dernière valeur de période majorée de la tolérance positive et l'autre compare la valeur de période momentanée avec la dernière valeur de période diminuée de la tolérance négative, les tolérances positive et négative sont choisies en fonction de la dernière valeur de période et la mise à feu est rendue possible lorsque les valeurs de comparaison déterminées ont atteint le nombre minimal préfixé, correspondant notamment A la moitié du nombre préfixé de périodes Doppler; - dès que le nombre minimal préfixé est atteint, une porte temporisée réagit, ce qui applique la valeur de période mémorisée directe- ment, c'est-à-dire sans que la tolérance positive y soit ajoutée, à l'un des comparateurs, un élément logique étant prévu pour permettre seulement une correction de la valeur de période mémo- risée en dernier si la valeur de période momentanée est plus petite que la valeur mémorisée, ce qui produit la mémorisation de la valeur de période minimale; - lorsque le montage de contrble a autorisé la mise à feu suite au résultat du contrôle effectué par lui, la mise à feu doit avoir lieu dans un temps maximal préfixé, de 50 ms par exemple, sinon l'autorisation de mise a feu est supprimée; - le montage comporte un élément logique supplémentaire qui con- tient la prescription de mise à feu de la fusée et dans lequel la valeur de période minimale mémorisée est utilisée pour l'éla- boration du critère de mise a feu; - un troisième comparateur est prévu pour comparer la valeur de période momentanée avec la valeur de période obtenue dans cet élément logique supplémentaire, valeur qui résulte par la pres- cription de mise à feu de la valeur minimale mémorisée, et la mise a feu est déclenchée dès que la valeur de période momenta- née dépasse celle obtenue dans l'élément logique supplémen- taire un nombre préfixé de fois successives, trois fois par exemple. Par application de l'invention, le signal de la cible par rapport au clucter devient si grand dans la zone proche de la cible (intervalle de temps t2 à t4) que "pris dans le temps" (pris sur un nombre préfixé de périodes Doppler), on peut compter snr un signal de cible homogène, c'est-à-dire sur un nombre minimal donné d'oscillations Doppler cohérentes. Avec une cible suffisamment grande, on se trouve déjà dans cette zone à l'instant t2. L'effet d'obtention d'un "signal de cible homogène" est mis à profit dans le procédé cohérent utilisé selon l'invention pour la détection de but. Le principe de fonctionnement de la fusée selon l'invention est basé sur les éléments suivants: La précédente, c'est-à-dire la dernière période Doppler ! - f est comparée sans cesse avec la période Doppler actuelle fDn-1 (momentante). Pour compenser des variations d'amplitude et des Dn erreurs de mesure dues au système (de + 1 bit par exemple), la période fl est dotée d'une fenêtre de tolérance tirée de la fré- Dn-l 1 quence Doppler. Si la période.- est comprise dans la zone de tolé- Dn rance, le compteur d'événements l' enregistre un événement positif. Si un tel événement se produit m fois sur n (5 fois sur 10 par exemple), un but est identifié. Le schéma synoptique de figure 2 montre une forme de réalisation avantageuse de l'invention. Un étage émission/réception UHF 1 rayonne un signal haute fréquence par une antenne 3. L'oscillation haute fréquence est renvoyée en partie par un objectif et/ou par le sol. Par l'antenne 3, l'oscillation haute fréquence de réception parvient dans l'étage émission/réception i et y est démodulée. Le signal Doppler obtenu est filtré (filtre 4) et arrive dans un amplificateur 5. Ici, il est amplifié de manière qu'il puisse être numérisé dans un comparateur + 6. Le seuil du comparateur est réglé à 12 dB au-dessus du bruit de système. La détection porte sur la demi-onde positive et la demi-onde négative du signal Doppler. Le signal Doppler numérisé est appliqué a une ogique de commande 7. Celle-ci synchronise le signal Doppler avec la fré- quence d'horloge interne. De plus, elle délivre des signaux de com- mande retardés dans le temps. La période Doppler (figure 3), mesurée entre le seuil positif 9 et le seuil négatif 10 du comparateur, commande un compteur de période 14 qui, dans chacune des périodes successives, est chargé & la fréquence d'horloge, de 1 MHz par exemple. La logique de commande arrête le compteur à la fin de chaque période. Après 500 ns, la logique de commande délivre une instruction de chargement PL à travers une intersection logique 1' désignée par 12 à une mémoire de 8 bits 13. Celle-ci reprend l'information comptée dans le compteur de période 14. La position du compteur est d'autant plus élevée que la période est longue. Après cette reprise de son contenu, le compteur de période est remis & zéro. Un nouveau proces- sus de comptage peut avoir lieu. En cas d'absence de signal Doppler, le compteur de période se remplit avant d'être arrêté par le blo- queur de trop-plein USP. La valeur de période f stockée dans la mémoire de Dn-l 8 bits 13 est augmentée ou réduite par addition ou soustraction d'im- pulsions dans un addeur plus X 15 ou dans un addeur moins X 16. Ceci détermine les limites de tolérance. La zone de tolérance correspon- dante est sélectionnée, à l'aide d'une mémoire 17 de prescription de mise à feu, en fonction de la grandeur de période stockée dans la mémoire de 8 bits 13. Comme le nombre de tops compté dans le compteur de période 14, donc aussi dans la mémoire 13, est faible lorsque les valeurs de période Doppler sont petites (fréquence Doppler élevée), le facteur d'addition + X doit être choisi plus petit si la zone de tolérance est à peu près la même qu'avec de grandes valeurs de période; ceci s'effectue à travers une ligne de commande 18 reliant la mémoire de prescription de mise à feu aux addeurs 15 et 16. La valeur de période actuelle f- est comparée avec Dn la valeur de période f complétée par + X dans deux comparateurs Dn- 1 numériques de 8 bits COMP l'respectivement COMIP 2', désignés l'un par 19 et l'autre par 20. Si la valeur de période actuelle est comprise dans la zone de tolérance, un compteur d'événements 1' désigné par 22 enregistre, à travers un élément ET 3' désigné par 21, un événe- ment positif. L'interrogation s'effectue environ 800 ns après la fin de chaque période. L'instruction d'interrogation vient de la logique de commande 7. Le compteur d'événements 1' est un registre à décalage. Si ce registre contient m = 5 événements positifs sur n - 10 événements positifs possibles, il déclenche une porte tempo- risée 23. La porte temporisée 23 est un compteur qui livre passage quand il est activé et se referme après environ 50 ms. Cette porte a été incorporée pour mettre fin à l'autorisation de mise à feu au bout de 50 ms dans le cas d'une fausse détection de but. La durée de 50 ms a été choisie pour couvrir le laps de temps allant de l'instant d'autorisation de mise à feu jusqu'au delà de l'apside à faible vitesse relative et objectif de taille maximale. A l'autorisation, un interrupteur désigné par 24 est fermé. L'addeur + X est ainsi shunté. La valeur de période ! 1 est alors appliquée directement à l'entrée B du compara- fDi teur19. En même temps, la porte temporisée 23 fait qu'une instruction de chargement ne peut être délivrée à la mémoire de 8 bits 13, par l'élément NON-ET 2' désigné par 25 et par l'élément ET 12, que si la sortie du comparateur 19 est à l'état logique 1. Cela est le cas lorsque la période Doppler actuelle est plus petite que la période f.-. Ainsi peut être fixée la période Doppler mini- Dn-1 male nécessaire à la détermination du point de mise à feu. La porte temporisée 23 permet en plus l'actionnement d'un compteur d'événements 2', désigné par 27, qui est nécessaire à la délivrance de l'impulsion de mise à feu. La période Doppler de mise à feu est déterminée en permanence dans la mémoire de prescription de mise à feu 17. Après validation (porte temporisée 23), le contenu de la mémoire de 8 bits 13 est corrigé sur la période Doppler minimale. La mémoire 17 en tire la période de mise A feu optimale et, partant, l'instant de mise à feu optimal. Un comparateur 3' désigné par 26 compare la valeur de période de mise à feu déterminée avec la période Doppler actuelle. Si la période Doppler est plus grande que la période de mise à feu, le comparateur 26 délivre une impulsion positive au compteur d'événements 27. Le compteur d'événements 27 est un registre à déca- lage. S'il reçoit l'un après l'autre trois événements positifs, il fournit une impulsion de mise à feu au circuit de mise à feu, à condition que la porte temporisée soit activée. Les interrogations s'effectuent par la logique de commande 7 environ 800 ns après la mesure de période. La fusée selon l'invention et les exemples de réali- sation nullement limitatifs qui viennent d'en être décrits ont été conçus en premier lieu pour la lutte antiaérienne mais l'invention est applicable aussi à la lutte eontre des objectifs terrestres et maritimes, contre des navires par exemple. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Fusée de proximité, de préférence pour la lutte contre des objectifs volants, qui élabore son critère de mise & feu par utilisation de l'effet Doppler, caractérisée en ce qu'un montage de contrôle est raccordé au canal de signal Doppler pour permettre seulement la mise à feu si un nombre minimal préfixé d'oscillations Doppler cohérentes comprises dans des tolérances préfixées de valeur de période se sont produites au cours d'un nombre préfixé de périodes Doppler. 2 - Fusée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le montage de contrôle comporte une mémoire (13) pour la der- nière valeur de période en vue de la détermination des tolérances de valeur de période, de mime que deux comparateurs (19, 20), dont l'un (19) compare la valeur de période momentanée avec la dernière valeur de période majorée (15) de la tolérance positive et l'autre (20) com- pare la valeur de période momentanée avec la dernière valeur de période diminuée de la tolérance négative (16), en ce que les tolé- rances positive et négative sont choisies en fonction de la dernière valeur de période et en ce que la mise à feu est rendue possible lorsque les valeurs de comparaison déterminées ont atteint le nombre minimal préfixé (22). 3 - Fusée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le nombre minimal préfixé correspond à la moitié du nombre préfixé de périodes Doppler. 4 - Fusée selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce qu'une porte temporisée (23) réagit dès que le nombre minimal préfixé est atteint, ce qui a pour effet que la valeur de période mémorisée est appliquée directement, c'est-à-dire sans que la tolé- rance positive (24) y soit ajoutée, à l'un (19) des comparateurs, et en ce qu'un élément logique (12, 25) est prévu pour permettre seule- ment une correction de la valeur de période mémorisée en dernier si la valeur de période momentanée est plus petite que la valeur mémo- risée, ce qui produit la mémorisation de la valeur de période mini- male. 5 - Fusée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'autorisation de mise à feu est arrêtée (23) au cas o la mise à feu n'a pas eu lieu dans un temps maximal préfixé, de 50 ms par exemple, après que le montage de contrôle a autorisé la mise à feu suite au résultat du contrôle effectué par lui. 6 - Fusée selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que le montage de contrôle comporte un élément logique supplé- mentaire (17) qui contient la prescription ou loi de mise à feu de la fusée et dans lequel la valeur de période minimale mémorisée est utilisée pour l'élaboration du critère de mise à feu. 7 - Fusée selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'un troisième comparateur (26) est prévu pour comparer la valeur de période momentanée avec la valeur de période obtenue dans cet élé- ment logique supplémentaire (17), valeur qui résulte par la prescrip- tion de mise à feu de la valeur minimale mémorisée, et en ce que la mise à feu est déclenchée dès que la valeur de période momentanée dépasse celle obtenue dans l'élément logique supplémentaire un nombre préfixé de fois successives, trois fois (27) par exemple.