Brevet FR2874252A1 — publié le 20060217

Mine de défense de surface L'invention concerne une mine de défense de surface équipée d'un boîtier, d'au moins un corps de sous-munition pouvant être mis à feu, d'un système de détection multimodes et d'une électronique d'évaluation reliée à la sensorique multimodes. Pour assurer la sécurité et la surveillance d'un espace, on utilise des mines de défense de surface qui présentent un système de détection conçu pour assurer la classification en particulier de cibles motorisées, ainsi que pour déterminer l'allure de la trajectoire suivie par la cible respective en déplacement. A partir de ces données, on détermine ensuite au moyen de l'électronique d'évaluation des signaux de mise à feu pour le corps de sous-munition qui doit être tiré sur la cible. Dans le cas des cibles, il s'agit en règle générale de véhicules à roues ou à chaînes, si bien que fréquemment on utilise des capteurs acoustiques et sismiques pour opérer la classification des cibles. Dans les mines connues, il est désavantageux qu'elles présentent un taux de déclenchement erroné relativement élevé parce que, à l'aide des capteurs acoustiques ou sismiques, on ne peut effectuer qu'une détermination très imprécise de la courbe de trajectoire de la cible. On connaît en outre des mines de défense de surface qui sont équipées d'un système radar en vue de déterminer la courbe de trajectoire, en règle générale n'étant prévue qu'une antenne radar disposée pivotante sur le boîtier de mine. Ces mines connues présentent entre autres l'inconvénient que l'on ne peut que très rarement obtenir une classification précise des cibles parce que, en particulier, les systèmes d'armes blindés sont fréquemment pourvus de dispositifs de brouillage qui empêchent toute classification précise des cibles en faisant appel à un rayonnement radar et IR. En outre, le coût de fabrication 2 2874252 et de montage pour des antennes radars pivotantes est relativement élevé. Enfin l'antenne doit présenter une hauteur de montage relativement grande pour pouvoir découvrir encore d'éventuelles cibles à des distances de par exemple 300 m. La présente invention a pour but d'indiquer une mine de défense de surface qui présente également de hautes performances de déclenchement et de coup au but à des éloignements plus grands (de par exemple 300 m) que dans le cas des mines connues comparables. Ce problème est résolu par le fait que: a) le système de détection multimodes comprend une matrice présentant au moins trois capteurs acoustiques, ainsi qu'un système-radar; b) les capteurs acoustiques de la matrice sont disposés tout autour du boîtier de mine, de manière que, lors de la réception des signaux acoustiques d'une cible possible, l'électronique détermine, à partir des différences de temps de parcours entre les signaux reçus à l'aide des capteurs acoustiques, un angle de relèvement correspondant sous lequel la mine voit la cible possible; c) le système-radar comprend des antennes radars qui sont disposées tout autour du boîtier de mine et reliées à l'électronique d'évaluation, de manière que, après détermination de l'angle de relèvement par la matrice de capteur acoustique, l'antenne radar qui tombe dans cet angle de relèvement soit activée, et d) l'électronique d'évaluation présente au moins un micro-ordinateur qui effectue à partir des données acoustiques mesurées et des valeurs de mesure radar une classification de cibles et/ou une détermination de vitesse de la cible et estime, à partir de la variation dans le temps de l'angle de relèvement, de l'éloignement de la cible et de la vitesse de la cible, quelle est la courbe de trajectoire suivie par la cible et utilise ces valeurs pour déterminer des signaux de mise à feu. 3 2874252 D'autres modes de réalisation avantageux de l'invention sont caractérisés par le fait que; - le système de détection multimodes comprend, en plus de la matrice de capteur acoustique et du système-radar, pour effectuer une classification supplémentaire des cibles et/ou une détermination supplémentaire des vitesses, au moins un capteur sismique relié à l'électronique d'évaluation, - l'électronique d'évaluation comprend un circuit de veille qui est relié à la matrice de capteur acoustique et/ou au capteur sismique, de manière que, lors de la réception de signaux acoustiques et/ou sismiques présentant une importance vis-à-vis de la cible, le système-radar soit susceptible d'être activé, - les capteurs et l'électronique d'évaluation sont fixés sur une partie de boîtier de forme cylindrique de la mine, partie qui peut être fabriquée sous forme d'ensemble prémonté, - les capteurs acoustiques sont disposés sur des parties de fixation en forme de bras, pivotantes, qui peuvent pivoter vers l'extérieur pendant ou après la pose des mines, en partant d'évidements correspondants, prévus dans la partie de boîtier à forme cylindrique, - plusieurs mines de ce type peuvent être groupées en constituant un champ de mines activable, chacune des mines pouvant être reliée aux autres par l'intermédiaire de dispositifs de communication reliés par fils ou sans fil, - les antennes radars disposées tout autour du boîtier de mine sont des antennes patch, reliées à l'électronique d'évaluation par l'intermédiaire d'un réseau de multiplexage, - le système-radar est un radar à effet Doppler. Essentiellement, l'invention a comme base l'idée de disposer tout autour de la face extérieure du boîtier tant plusieurs capteurs acoustiques, qu'également plusieurs capteurs radars (antennes radars). Alors on effectue une 4 2874252 classification des cibles tant au moyen des capteurs acoustiques, et également au moyen des capteurs radars et on procède à une évaluation au moyen de l'électronique d'évaluation. En outre s'effectue, au moyen des capteurs acoustiques, une détermination approximative des cibles ou de l'angle de relèvement qui est utilisée ensuite pour activer le capteur radar qui est disposé sur la périphérie du boîtier et pour lequel la caractéristique directionnelle tombe sur la cible. A partir des signaux correspondants venant de ce capteur radar, l'électronique d'évaluation détermine alors l'allure de la trajectoire. Au moyen d'un dispositif radar de ce type, on obtient d'une part une plus grande probabilité, que ce que permettent les dispositifs connus, de classifier correctement une cible éventuelle, parce que la classification s'effectue au moyen de deux méthodes physiques différentes. D'autre part, la précision des coups au but de la mine est notablement supérieure à ce qu'elle est pour des mines qui sont seulement pourvues de capteurs acoustiques et/ou de capteurs sismiques parce, que la trajectoire de la cible est déterminée de façon très précise à l'aide du capteur radar. Le coût de la commande des capteurs radars est alors maintenu dans certaines limites parce qu'il n'est pas nécessaire de prévoir des parties d'antenne tournantes. En outre, un dispositif hybride de ce type, constitué de capteurs acoustiques et de capteurs radars, présente l'avantage que, en cas de panne du système-radar, on peut continuer à utiliser malgré cela la mine parce que, également au moyen des capteurs acoustiques seuls, on peut déterminer l'allure approximative de la trajectoire de la cible. Pour pouvoir encore en particulier augmenter la précision de la classification des cibles, il s'est avéré avantageux d'intégrer en plus des capteurs acoustiques et des capteurs radars encore au moins un capteur sismique dans la mine. 2874252 Dans une forme de réalisation de l'invention, l'électronique d'évaluation comprend, pour réduire la consommation électrique, un circuit de veille qui est relié à la matrice de capteur acoustique et/ou au capteur sismique, de manière qu'ensuite, lors de la réception de signaux acoustiques et/ou sismiques importants pour la cible, le système radar soit activé. Dans une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, les capteurs électroniques d'évaluation sont fixés sur une partie de construction du boîtier cylindrique. De ce fait, la hauteur de montage du système de détection peut être maintenue très basse. En outre, le système de détection global, le cas échéant y compris l'électronique d'évaluation peuvent être fabriqués sous forme d'ensemble prémonté. De préférence, les capteurs acoustiques sont disposés sur des parties de fixation en forme de bras, pivotantes, qui lors de ou après la pose des mines peuvent être pivotées vers l'extérieur en sortant d'évidements correspondants, prévus dans la partie de boîtier cylindrique. Les mines peuvent alors être montées en économisant beaucoup de place. En outre, les capteurs acoustiques sont protégés contre toute destruction pendant le stockage et le transport. Enfin, il s'est avéré avantageux de configurer les mines selon l'invention, de manière que plusieurs mines de ce type puissent être groupées en un champ de mines activable, les différentes mines pouvant être reliées ensemble par l'intermédiaire de dispositifs de communication reliés par fils ou sans fil. D'autres détails et avantages de l'invention résultent des exemples de réalisation suivants, explicités à l'aide des figures. Dans le dessin: la figure 1 est une représentation en perspective d'une mine de défense de surface selon l'invention équipée de capteurs acoustiques rétractés à l'intérieur du boîtier de mine; 6 2874252 la figure 2 représente une coupe transversale de la mine représentée sur la figure 1, suivant la ligne de coupe désignée dans ce dessin par II-II, les capteurs acoustiques étant déployés; et la figure 3 représente le schéma à blocs d'une électronique d'évaluation reliée à plusieurs capteurs, en vue d'expliciter l'invention. Sur la figure 1, on a désigné par 1 une mine de défense de surface selon l'invention. La mine 1 comprend un boîtier 2 en forme de cylindre et un dispositif de tir 3 qui n'est qu'indiqué schématiquement et qui est destiné à un corps de sous-munition qui n'est pas représenté pour des raisons de clarté. La mine 1 repose sur trois pieds 4 pouvant être déployés, posés sur le sol 5. Le boîtier 2 est constitué d'une partie inférieure 6 et d'une partie supérieure 7, trois capteurs acoustiques 8 et huit capteurs radars 9 étant disposés de façon répartie de façon régulière sur cette dernière partie, autour de la périphérie de la partie supérieure. Les capteurs acoustiques 8 sont respectivement disposés sur la première extrémité 10 d'une partie de fixation 11 en forme de bras correspondante. Chaque deuxième extrémité 12 des parties de fixation 11 est montée de façon pivotante sur la partie supérieure 7 du boîtier, de manière que les capteurs acoustiques 8 puissent être déployés hors d'évidements 13 correspondants ménagés dans la partie supérieure 7 du boîtier, en passant d'une position de repos à une position de fonctionnement (figure 2). Tandis que les capteurs acoustiques 8, peuvent être des microphones, on peut utiliser comme capteurs radars 8 des antennes patch qui sont reliées à un réseau de multiplexage 14 commandé par un logiciel (réseau Butler; figure 3) appartenant à une logique d'évaluation 15. Pour gagner de la place au niveau du logement de l'électronique d'évaluation 15 à l'intérieur du boîtier de mine 2, l'électronique peut, par exemple, comme indiqué sur la figure 2, soit être fixée sur la face intérieure 16 de la 7 2874252 partie supérieure 7 du boîtier, soit également à l'intérieur d'un évidement correspondant, ménagé dans cette partie supérieure 7 (non représenté). Ainsi que ceci est indiqué en pointillés sur la figure 1, est disposé en outre sur l'extrémité 17 située côté fond du boîtier de mine 2 un capteur sismique 18 (géophone). Tant les capteurs acoustiques 8 qu'également le capteur sismique 18 sont également reliés à l'électronique d'évaluation 15. Sur la figure 1 est en outre désigné par 19 une cible blindée, à combattre et se déplaçant sur une courbe de trajectoire 20. La figure 3 représente le schéma à blocs d'un exemple de réalisation de l'électronique d'évaluation 15. L'électronique d'évaluation est constituée essentiellement d'un système d'ordinateur en temps réel équipé d'un micro-ordinateur 21 qui est relié, d'une part, par un convertisseur analogique/numérique 22, 23 et un circuit à valeur de seuil 24 agissant comme circuit de veille, aux capteurs acoustiques 8 et au capteur sismique 18. D'autre part, le microordinateur 21 est relié par un convertisseur analogique/numérique 25, un émetteur radar 26 et le réseau multiplexeur 14 aux capteurs radar 9. La commande du réseau de multiplexage 14 s'effectue alors au moyen du micron ordinateur 21 qui est également relié au réseau 14 par l'intermédiaire d'une ligne 27 correspondante. On va ci-après entrer dans le détail du mode de fonctionnement de l'électronique d'évaluation: lors de la pause des mines 1, les capteurs acoustiques 8 sont pivotés automatiquement vers l'extérieur (figure 2). Ensuite, si par exemple un véhicule chenillé 19 se déplace en passant sur la mine 1 (figure 1), les ondes sonores, ou les ondes de sol, correspondantes vont être captées par les capteurs 8, ou 9, et être amenées au circuit de veille 24 qui, par exemple, effectue une comparaison de valeur de seuil. Dans la mesure où les signaux de mesure dépassent la valeur de seuil 8 2874252 prédéterminée, des signaux correspondants arrivent sur le micro-ordinateur 21 qui, de son côté, détermine à partir des signaux acoustiques et sismiques chaque fois tant des caractéristiques de classification de la cible, qu'également chaque fois une estimation de vitesse de la cible 19 possible à partir de l'allure dans le temps des valeurs de signaux mesurées. D'autre part, le micro-ordinateur 21 détermine, sur la base des différences de temps de parcours entre les signaux de mesure venant des capteurs acoustiques 8 individuels, l'angle d'azimut approximatif de la cible 19 éventuelle. Le micro-ordinateur 21 commande alors, par le réseau de multiplexage 14, le capteur radar 9 dans la caractéristique directionnelle duquel le véhicule chenillé 19 se trouve. Avec le système-radar, pour lequel il peut s'agir de préférence d'un radar à effet Doppler, on détermine tant l'éloignement de la cible 9 vis- à-vis de la mine 1, qu'également la vitesse radiale de la cible ainsi que l'angle de relèvement précis sous lequel la mine 1 voit la cible 19. Enfin, à l'aide des capteurs radars 9 et de l'électronique d'évaluation 15 branchée en aval, on effectue une classification de cible. A partir des différentes valeurs de la classification de cibles, l'électronique d'évaluation 15 détermine une valeur estimative correspondante. En outre, à partir des angles de relèvement, des valeurs de vitesse et de l'espacement de cible, on détermine la courbe de trajectoire 20 de la cible 19. Ensuite, ces valeurs sont utilisées pour générer les signaux d'allumage qui provoquent un tir d'éjection du projectile de sous-munition de la mine 1, ainsi qu'un allumage de ce projectile dans la zone de cible. L'invention n'est évidemment pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus. Ainsi, les capteurs sismiques peuvent par exemple être posés séparément de la mine 1 respective, "à la main". Pour cela, l'applicateur de la mine 1 enfiche les capteurs, par exemple des éléments à 9 2874252 enficher dans le sol, dans le sol 5 et les relie, par des câbles correspondants, à la mine concernée. En outre, le système-radar décrit, comportant huit antennes patch, peut également être remplacé par un système 5 faisant appel à un rayonnement circulaire. 2874252 REVENDICATIONS 1. - Mine de défense de surface équipée d'un boîtier (2), d'au moins un corps de sous-munition pouvant être mis à feu, d'un système de détections multimodes et d'une électronique d'évaluation (15) reliée au système de détection multimodes et présentant les propriétés ci-après. a) le système de détection multimodes comprend une 10 matrice présentant au moins trois capteurs acoustiques (8), ainsi qu'un système-radar; b) les capteurs acoustiques (8) de la matrice sont disposés tout autour du boîtier de mine (2), de manière que, lors de la réception des signaux acoustiques d'une cible (19) possible, l'électronique (15) détermine, à partir des différences de temps de parcours entre les signaux reçus à l'aide des capteurs acoustiques (8), un angle de relèvement correspondant sous lequel la mine (1) voit la cible possible (19); c) le système-radar comprend des antennes radars (9) qui sont disposées tout autour du boîtier de mine (2) et reliées à l'électronique d'évaluation (15), de manière que, après détermination de l'angle de relèvement par la matrice de capteur acoustique, l'antenne radar (9) qui tombe dans cet angle de relèvement soit activée, et d) l'électronique d'évaluation (15) présente au moins un micro-ordinateur (21) qui effectue à partir des données acoustiques mesurées et des valeurs de mesure radar une classification de cibles et/ou une détermination de vitesse de la cible et estime, à partir de la variation dans le temps de l'angle de relèvement, de l'éloignement de la cible et de la vitesse de la cible quelle est la courbe de trajectoire suivie par la cible (19) et utilise ces valeurs pour déterminer des signaux de mise à feu. 2. - Mine de défense de surface selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système de 11 2874252 détection multimodes comprend, en plus de la matrice de capteur acoustique et du système-radar, pour effectuer une classification supplémentaire des cibles et/ou une détermination supplémentaire des vitesses, au moins un capteur sismique (18) relié à l'électronique d'évaluation (15). 3. - Mine de défense de surface selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'électronique d'évaluation (15) comprend un circuit de veille (24) qui est relié à la matrice de capteur acoustique et/ou au capteur sismique (18), de manière que, lors de la réception de signaux acoustiques et/ou sismiques présentant une importance vis-à-vis de la cible, le système-radar puisse être activé. 4. - Mine de défense de surface selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les capteurs (8, 9, 18) et l'électronique d'évaluation (15) sont fixés sur une partie de boîtier (7) cylindrique de la mine (1), partie qui peut être fabriquée sous forme d'ensemble prémonté. 5. - Mine de défense revendication 4, caractérisée acoustiques (8) sont disposés sur fixation (11) en forme de bras, pivotantes, qui peuvent pivoter vers l'extérieur pendant ou après la pose des mines (1), en partant d'évidements (13) correspondants, prévus dans la partie de construction boîtier (7) à forme cylindrique. 6. - Mine de défense de surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que plusieurs mines (1) de ce type peuvent être groupées en constituant un champ de mines activable, chacune des mines pouvant être reliée aux autres par l'intermédiaire de dispositifs de communication reliés par fils ou sans fil. 7. - Mine de défense de surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les antennes radars (9) disposées tout autour du boîtier de de surface selon la en ce que les capteurs des parties de 12 2874252 mine (2) sont des antennes patch, reliées à l'électronique d'évaluation (15) par l'intermédiaire d'un réseau de multiplexage (14). 8. - Mine de défense de surface selon l'une des 5 revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le système-radar est un radar à effet Doppler.