Brevet FR2872892A1 — publié le 20060113

L'invention part d'un dispositif de guidage sur cible pour un missile. Pour diriger de simples missiles, tels que par exemple des bombes planantes ou bombes guidées ou encore des missiles de défense, on peut recourir à des têtes chercheuses de cible à laser semi-actives. Un opérateur marque ici une cible à l'aide d'un laser et le dispositif de guidage sur cible détecte le spot lumineux sur la cible et dirige le missile sur la cible. Ce guidage sur cible est d'un coût avantageux et peut être exécuté de manière très fiable. Pour détecter le spot lumineux, io un dispositif de guidage sur cible peut comprendre un détecteur avec par exemple quatre cellules de détection sur lesquelles le spot lumineux est reproduit. Le missile est dirigé ici de manière que le spot lumineux soit reproduit en partie autant que possible de manière identique sur les quatre cellules de détection et donc au centre sur ou entre les quatre cellules de détection. Mais étant donné qu'entre les cellules de détection est disposée une zone étroite ne détectant pas, ce type de guidage sur cible exécuté peut entraîner des erreurs. L'invention a donc pour but d'indiquer un dispositif de guidage sur cible pour un missile, qui permette de guider le missile fiablement 20 sur une cible éclairée. Ce but est atteint avec un dispositif de guidage sur cible pour missile qui comprend suivant l'invention une photodiode réagissant à la position avec au moins deux sorties de signaux qui sont reliées chacune à une électronique d'extraction, qui comprend en outre une unité de commande reliée aux deux électroniques d'extraction, et en supplément une unité à lentilles optiques pour reproduire un point éclairé sur la scène-objet sur la photodiode, les électroniques d'extraction comportant chacune un organe d'intégration pour intégrer un signal de la photodiode. L'invention part ici de la réflexion selon laquelle une photodiode réagissant à la position permet une détection spatiale d'un point éclairé, reproduit sur la photodiode, sans que dans la zone éclairée de la photodiode ne se trouvent des points de non-détection. Pour la détection fiable du point éclairé, le point de la scène-objet doit être avantageusement éclairé de façon très lumineuse. Ceci peut s'effectuer avantageusement au moyen d'un laser qui émet des impulsions de lumière très lumineuses et très brèves. Ce laser peut être un laser Nd: YAG qui présente de manière caractéristique des impulsions d'une durée de moins d'un centième de microseconde, lesquelles sont répétées à une fréquence comprise entre 13 et 20 Hz. Contrairement à un détecteur avec par exemple quatre cellules de détection, une photodiode réagissant à la position présente une largeur de bande électrique qui peut être sensiblement inférieure à la largeur de bande de l'excitation par l'impulsion de lumière d'une durée de quelques nanosecondes de l'objet-cible éclairé. Il s'ensuit qu'un signal de sortie de la photodiode n'est pas proportionnel dans son amplitude à la lumière envoyée sur la photodiode. Une mesure usuelle et simple de l'amplitude d'un signal d'une sortie de la photodiode réagissant à la position peut donc conduire à des résultats erronés dans le cas d'impulsions de lumière très courtes. Ce défaut peut être évité si les électroniques d'extraction, reliées aux sorties de signaux, comportent chacune un organe d'intégration pour intégrer un signal de la photodiode. La forme du signal ne joue ici pratiquement aucun rôle et ne provoque pas d'erreurs de mesure. De cette façon, on peut utiliser un laser à bas prix et émettant avec une grande énergie d'impulsion et une courte durée d'impulsion, en combinaison avec une photodiode réagissant à la position, relativement inerte, la position d'un point éclairé, reproduit sur la photodiode, pouvant être détectée aussi avec une grande précision dans une zone de bordure, éventuellement non linéaire, de la photodiode. Les électroniques d'extraction peuvent être intégrées à l'unité de commande ou être réalisées séparément de celle-ci. Dans une forme de réalisation avantageuse, l'unité de commande est conçue pour l'exploitation du signal de la photodiode et pour la détection d'une fréquence de répétition des impulsions du signal de diode. On peut détecter par là un temps d'intégration, adapté à la fréquence de répétition des impulsions, des électroniques de commande et éventuellement en supplément une information de codage contenue dans la fréquence de répétition des impulsions. De manière avantageuse, l'unité de commande est conçue pour une comparaison de la fréquence de répétition des impulsions à une fréquence mémorisée et pour le traitement d'une routine de poursuite de cible, en cas de coïncidence des fréquences à l'intérieur de limites io prédéfinies. On peut reconnaître un codage d'un laser éclairant le point, et obtenir une corrélation entre le point éclairé et le dispositif de guidage sur cible. Si au cours d'un combat plusieurs points sont éclairés simultanément par différents lasers de marquage, ces points peuvent étre éclairés avec des fréquences de répétition des impulsions différentes. Le dispositif de guidage sur cible du missile détecte la fréquence de répétition des impulsions et compare celle-ci à la fréquence mémorisée dans le dispositif de guidage sur cible. En cas de coïncidence, une poursuite de la cible est lancée. Si les fréquences ne coïncident pas, le point marqué ne peut être détecté par le dispositif de guidage sur cible, mais par un autre dispositif de guidage sur cible, et aucune poursuite de cible n'est lancée. En cas de déplacement relatif du missile par rapport au point éclairé, la fréquence de marquage peut fluctuer légèrement, par exemple en raison de l'effet Doppler suivant la vitesse relative. Une coïncidence des fréquences existe donc aussi lorsque les fréquences coïncident à l'intérieur de limites prédéfinies. Dans une autre variante de l'invention, l'unité de commande est conçue pour détecter une position de phase d'impulsion d'une fréquence de répétition des impulsions du signal de la photodiode. Du fait de l'émission d'impulsions laser par le laser de marquage, le signal de la diode est également pulsé. Pour obtenir un résultat de mesure précis, il est avantageux que l'intervalle d'intégration, dans lequel le signal de la photodiode est intégré, comprenne autant que possible entièrement un nombre connu d'impulsions, en particulier une impulsion. De cette façon, on peut éviter une détection seulement partielle d'une ou de plusieurs impulsions. De manière avantageuse, l'unité de commande est conçue pour la sélection d'un instant de lancement de l'intégration et d'un instant de fin d'intégration en fonction de la position en phase. L'intervalle d'intégration peut être adapté de manière ciblée à une ou plusieurs impulsions du signal de la photodiode. Une mesure, rapide et peu influencée par un rayonnement de fond, de la position du point éclairé sur la photodiode, peut s'obtenir lorsqu'un intervalle d'intégration entre l'instant de lancement de l'intégration et l'instant de fin de l'intégration comprend au plus une impulsion d'un signal de la photodiode. On obtient un autre avantage lorsqu'un intervalle d'intégration entre l'instant de lancement de l'intégration et l'instant de fin de l'intégration ne comprend pas d'impulsions d'un signal de diode. On peut ainsi mesurer l'intensité d'un rayonnement de fond, sans fausser le résultat par un rayonnement de mesure actif. Dans le cas en particulier d'une cible en mouvement, l'intensité du rayonnement de fond peut fluctuer très fortement dans le temps. Pour réduire une erreur de mesure, dans une autre forme de réalisation de l'invention, l'unité de commande est conçue de manière à prévoir entre deux intervalles d'intégration comprenant chacun au moins une impulsion d'un signal de diode, au moins un intervalle d'intégration, en particulier au moins deux intervalles d'intégration qui ne comprennent pas d'impulsions d'un signal de diode. Il est proposé en outre que l'unité de commande soit conçue pour l'extraction d'un signal intégré des deux sorties, pour une soustraction des deux signaux, pour une addition des deux signaux, pour une division du résultat de la soustraction par le résultat de l'addition et pour la sortie d'un signal de commande à l'aide du résultat de la division. La position de la reproduction du point éclairé sur la surface de la photodiode réagissant à la position peut être déterminée avec une grande précision à l'aide du résultat de la division, et on peut générer à partir de ceci une grandeur de commande et à partir de celle-ci un signal de commande. On peut réduire la répercussion gênante d'un rayonnement de fond sur le résultat de la mesure en corrigeant une valeur de signal, obtenue par l'intégration d'un signal, par une valeur de signal provoquée par le rayonnement de fond. De manière avantageuse, la photodiode comprend au moins quatre sorties de signaux qui sont reliées chacune à une électronique d'extraction, l'unité de commande étant conçue pour déterminer une grandeur caractérisant la position du point éclairé sur la surface de la photodiode. La photodiode peut être balayée dans deux dimensions et on peut obtenir un guidage précis sur la cible avec une seule photodiode réagissant à la position. D'autres avantages ressortent de la description suivante des dessins. Sur les dessins est représenté un exemple de réalisation de l'invention. Il est montré : Fig. 1 un missile avec un dispositif de guidage sur cible et un laser de marquage dans une vue schématique, Fig. 2 une photodiode réagissant à la position avec quatre sorties de signaux, Fig. 3 une électronique d'extraction avec un organe d'intégration, Fig. 4 un diagramme avec une succession d'impulsions d'un signal de diode, Fig. 5 un détail du diagramme de la figure 4 avec une impulsion et Fig. 6 un diagramme avec des positions mesurées de reproduction d'un point éclairé sur la photodiode. La figure 1 montre dans une vue très schématique un dispositif de guidage sur cible 2 avec une photodiode 4 réagissant à la position qui est représentée de manière plus détaillée sur la figure 2. La photodiode 4 comprend quatre sorties de signaux Ai, A2, A3, A4 qui sont reliées chacune à une électronique d'extraction 6. Aux électroniques d'extraction 6 est reliée également une unité de commande 8 qui est prévue pour le guidage sur cible et donc pour la commande d'un missile 10. Le dispositif de guidage sur cible 2 est disposé dans une tète chercheuse du missile 10 et comprend dans sa partie avant une unité à lentilles 12 indiquée de manière schématique par une seule lentille. L'unité à lentilles 12 sert à reproduire une scène-objet 14 sur la photodiode. Un point 16 de cette scène-objet 14 est éclairé par un laser de marquage 18 qui est tenu par un opérateur et dirigé sur le point 16. Le point éclairé 16 de la scèneobjet 14 est reproduit par l'unité à lentilles 12 dans une petite zone, désignée ci-après par point 20, d'une surface 22 sensible au rayonnement de la photodiode 4. L'émission de lumière sur le point 20 déclenche à chacune des sorties de signaux Ai, A2, A3, A4 un signal si, s2, s3, S4. L'intensité du signal si, s2, s3, s4 respectif dépend de l'intensité de la lumière envoyée au point 20 et de la position du point 20 à l'intérieur de la surface 22. Plus le point 20 est proche par exemple de la sortie de signaux A3, plus le signal s3 est intense à la sortie de signaux A3 et plus le signal s4 est faible à la sortie de signaux A4 opposée. Si le point 20 se situe exactement au milieu de la surface 22, les signaux si, s2, s3, s4 sont de même intensité. L'unité à lentilles 12 est réglée de manière que dans le cas d'une orientation précise du missile 10 sur le point 16 éclairé de la scèneobjet 14, ce point 16 est reproduit exactement au centre de la surface 22. Plus la différence entre les signaux si et s2 ou les signaux s3 et s4 est grande, plus le missile 10 est orienté obliquement par rapport à la ligne directe entre le missile 10 et le point 16 éclairé. Pour déterminer la direction de vol du missile 10 par rapport au point 16 éclairé, on détermine donc la position du point 20 sur la surface 22 ou la différence entre deux signaux si, s2 ou S3, s4, à l'aide de la relation suivante: t2 12 fs'(t)dt- fs,(t)dt x_,I n L,2,2 f s (t)dt + f s2 (t)dt il il L étant l'étendue de la surface 22 sensible à la lumière dans la direction x, ti un instant de lancement de l'intégration et t2 un instant de fin de l'intégration. De manière analogue, on peut déterminer la position du point 20 dans la direction y. Les signaux intégrés si, s2, s3, s4 sont obtenus à l'aide des quatre électroniques d'extraction 6 dont une est représentée sur la figure 3. Io L'électronique d'extraction 6 est disposée entre l'unité de commande 8 et la photodiode 4 qui est reliée à une source de tension 24. L'électronique d'extraction 6 comprend une résistance pure 26, un amplificateur analogique 28 et un condensateur 30 qui est ponté par une résistance 32 commandable. Un signal si, passant la sortie de signaux Ai, est amplifié par l'amplificateur analogique 28, ce qui fait que le condensateur 30 est chargé. A l'achèvement d'un intervalle d'intégration, la charge du condensateur peut être lue par l'unité de commande 8 sous la forme d'une tension s'appliquant au condensateur, et on peut ainsi déterminer l'intensité du signal si. Sur la figure 4, une intensité de signal ls est reportée sur un diagramme en fonction du temps t. A intervalles réguliers, l'unité de commande 8 enregistre une impulsion P du signal si, s2, S3, s4 à une, plusieurs ou toutes les sorties de signaux Ai, A2, A3, A4. A partir des intervalles de temps entre les impulsions, l'unité de commande 8 détermine une fréquence de répétition des impulsions F et compare celle-ci à une fréquence mémorisée dans l'unité de commande 8. En cas de coïncidence des deux fréquences à l'intérieur de limites prédéfinies, on définit, à l'aide de la position de phase des impulsions P, déterminée par l'unité de commande 8, un instant de lancement de l'intégration ti et un instant de fin d'intégration t2 qui marque le début et la fin d'un intervalle d'intégration. Un intervalle d'intégration est représenté à plus grande échelle sur la figure 5. Outre une impulsion P de l'un des signaux si, s2, s3, S4, on a indiqué une impulsion de réflexion PR d'une impulsion au laser réfléchie par le point 16 de la scène-objet 14. L'impulsion de réflexion PR présente une durée d'impulsion de 30 ns. L'impulsion de réflexion PR déclenche l'impulsion P qui dure toutefois sensiblement plus longtemps que l'impulsion de réflexion PR et qui n'est pas aussi marquée dans une lo amplitude d'impulsion Ap. L'intervalle d'intégration commençant à l'instant de lancement de l'intégration ti et se terminant à l'instant de fin d'intégration t2, enferme entièrement l'impulsion P. De ce fait, l'énergie introduite par l'impulsion de réflexion PR dans la photodiode 4 est entièrement détectée, à l'exception de pertes inévitables. L'impulsion P comprend un signal d'un rayonnement de fond avec une amplitude de fond AH. Cette amplitude de fond AH est sensiblement constante ou est un bruit. Pour détecter le rayonnement de fond, l'unité de commande 8 commande un deuxième intervalle d'intégration entre un instant de lancement de l'intégration t3 et un instant de fin de l'intégration t4. Dans ce deuxième intervalle d'intégration aucune impulsion P ne s'applique, ce qui fait que l'on détecte seulement le signal du rayonnement de fond. Le premier et le deuxième intervalle d'intégration sont ici de même longueur, le deuxième intervalle d'intégration se terminant juste avant une impulsion P suivante. Pour détecter une éventuelle fluctuation du rayonnement de fond, on peut disposer plusieurs deuxièmes intervalles d'intégration entre deux impulsions. Avant de traiter les signaux si, S2, s3, s4 selon la formule (1) cidessus, on corrige chaque valeur de signal intégrée selon la relation 30 suivante: s korr = Si S back i 1 S back étant la valeur de signal intégrée du rayonnement de fond. mess Sur la figure 6 est reportée une position mesurée x1 du point reproduit sur la surface 22, dans la direction x, en fonction de la position xZSt réelle. Des points ronds indiquent ici la position, 1 déterminée selon le procédé décrit ci-dessus, du point 20 sur la surface, dans la direction x, tandis qu'avec des points carrés on indique une position déterminée qui a été obtenue par utilisation de l'amplitude d'impulsion Ap à la place de la valeur de signal intégrée dans chaque cas. En particulier sur le bord de la surface 22 d'une dimension de 1 cm x 1 cm, il se produit des non-linéarités qui, en cas d'utilisation de l'amplitude d'impulsion Ap comme grandeur de mesure, entraînent des mess erreurs dans la détermination de la position xi. L'utilisation des valeurs de signaux intégrés entraîne en revanche un résultat de mesure mess s'étendant linéairement. Un petit écart des positions mesurées xi ar rapport à la position réelle xast marquée par la ligne continue, peut être 1 corrigé à l'aide d'un tableau de correction mémorisé dans l'unité de commande 8. REVENDICATIONS 1. Dispositif de guidage sur cible (2) pour un missile (10) comportant une photodiode (4) réagissant à la position avec au moins deux sorties de signaux (A1, A2, A3, A4) qui sont reliées chacune à une électronique d'extraction (6), comportant une unité de commande (8) qui est reliée aux deux électroniques d'extraction (6), ainsi qu'une unité à lentilles optiques (12) pour reproduire un point (16) éclairé d'une to scène-objet (14) sur la photodiode (4), les électroniques d'extraction (6) comportant chacune un organe d'intégration pour l'intégration d'un signal de la photodiode (4). 2. Dispositif de guidage sur cible (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de commande (8) est conçue pour l'exploitation du signal de la photodiode (4) et pour détecter une fréquence de répétition des impulsions (F) du signal de diode. 3. Dispositif de guidage sur cible (2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité de commande (8) est conçue, pour une comparaison de la fréquence de répétition des impulsions (F) à une fréquence mémorisée et pour le traitement d'une routine de poursuite de cible, en cas de coïncidence des fréquences à l'intérieur de limites prédéfinies. 4. Dispositif de guidage sur cible (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de commande (8) est conçue pour détecter une position de phase d'impulsions (P) d'une fréquence de répétition des impulsions (F) du signal de la photodiode (4). 5. Dispositif de guidage sur cible (2) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité de commande (8) est conçue pour la sélection d'un instant de lancement de l'intégration (tl, t3) et d'un instant de fin d'intégration (t2, t4) en fonction de la position de phase. 6. Dispositif de guidage sur cible (2) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un intervalle d'intégration entre l'instant de lancement de l'intégration (ti, t3) et l'instant de fin d'intégration (t2, t4) comprend au maximum une impulsion (P) d'un signal de la photodiode (4). 7. Dispositif de guidage sur cible (2) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'un intervalle d'intégration entre l'instant de lancement de l'intégration (ti, t3) et l'instant de fin d'intégration (t2, t4) ne comprend pas d'impulsion (P) d'un signal de diode. to 8. Dispositif de guidage sur cible (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de commande (8) est conçue pour l'extraction d'un signal intégré des deux sorties de signaux (Ai, A2, A3, A4), pour une soustraction des deux valeurs de signaux (st, s2, s3, s4) obtenues, pour une addition des deux valeurs de signaux (si, s2, s3, s4), pour une division du résultat de la soustraction par le résultat de l'addition, et pour la sortie d'un signal de commande à l'aide du résultat de la division. 9. Dispositif de guidage sur cible (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la photodiode (4) comprend au moins quatre sorties de signaux (Ai, A2, A3, A4) qui sont reliées chacune à une électronique d'extraction (6), et l'unité de commande (8) est conçue pour déterminer une grandeur caractérisant la position d'un point éclairée (20) sur une surface (22) de la photodiode (4).