Brevet FR2874269A1 — publié le 20060217

1. La présente invention concerne un système de guidage pour un missile ou un projectile, par exemple pour un obus de mortier à guidage final. Un système de guidage proposé comprend un détecteur de cible comportant une antenne à réflecteur paraboloïde orientable couplée via un émetteurrécepteur à une série de portes de distance qui procède à une discrimination des composantes du signal d'écho renvoyé par des points situés à l'intérieur de bandes de distance et entre ces composantes dans des canaux respectifs appropriés d'une série de canaux de distance du système. L'antenne est orientée de manière à exécuter un diagramme de balayage dans le champ de vision du détecteur. On a proposé pour un tel système d'avoir une résolution suffisante, au moins lorsque le projectile se rapproche d'une cible, pour pou- voir procéder à la discrimination des échos entre différentes parties de la cible. Un sous-système de poursuite de cible peut alors utiliser les signaux d'écho pour obtenir des signaux 2. d'orientation de réflecteur qui maintiennent le réflecteur non seulement sur la cible, mais plutôt sur quelques points de pointage désirés de la cible. L'écho de la cible, par exemple d'un char, comprend une série de composantes discrètes ren- voyées par des détails respectifs réfléchissants ou caractéristiques répartis sur la cible, probablement en même temps que des fouillis d'écho de sol et des signaux parasites. On a pro-posé différentes façons de traiter les signaux d'écho dans l'objectif de guider l'arme sur le point de visée préféré comp- te-tenu des difficultés dues à l'éventuelle répartition irrégulière des détails réfléchissants de la cible et du fouillis d'écho ainsi que des signaux parasites. La présente invention a pour objet un système de guidage incorporant une alternative de traitement de signal qui dans certaines situations peut être préférée. Selon un aspect de la présente invention, on prévoit un système pour guider une arme sur un point de visée préféré d'une cible, le système comprenant un moyen de détection de cible qui peut être mis en oeuvre pour procéder à une discrimina- tion entre des signaux reçus provenant d'une première partie du champ de vision du détecteur et des signaux reçus en provenance de portions respectives de deux autres parties du champ de vision, les deux autres parties se trouvant à des côtés respectivement opposés de la première partie, le système comprenant en outre un moyen de formation de signal de guidage destiné à for-mer un signal de guidage d'arme qui dépend des valeurs relatives des différences entre les signaux provenant de la première partie et des signaux respectifs parmi les signaux provenant des deux autres parties. Selon un second aspect de l'invention, on prévoit un système pour former un signal de guidage en tangage pour une arme se déplaçant dans une direction inclinée descendante vers une cible, le système comprenant un moyen de détecteur de cible qui peut être mis en oeuvre pour procéder à une discri- mination entre les signaux provenant de parties respectives de 3. première, seconde et troisième parties du champ de vision du moyen de détecteur, ces parties étant déplacées les unes par rapport aux autres dans la direction coupant le champ de vision parallèlement au plan de tangage de l'arme, avec la premiè- re partie entre les seconde et troisième parties, et le système comprenant en outre un moyen pour combiner lesdits signaux afin de former un signal de guidage en tangage qui dépend des valeurs relatives de la différence entre les signaux provenant des première et seconde parties et de la différence entre les signaux provenant des première et troisième parties. Selon un troisième aspect de la présente invention, on prévoit un système pour le guidage d'une arme se propageant dans une direction inclinée descendant vers une cible, le système comprenant un moyen de détecteur de cible, un moyen pour dé- terminer le changement du signal de détecteur suivant une direction coupant la cible, et un moyen de formation de signal de guidage pour guider l'arme vers un point de visée référencé par rapport à la position du taux maximum du changement. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est un schéma simplifié d'un circuit d'une partie d'un système de guidage pour une bombe de mortier à guidage final; La figure 2 est un croquis représentant une bombe qui se rapproche d'un char; et La figure 3 est un diagramme représentant la cible telle qu'elle est vue par la bombe s'en rapprochant. En figure 1, le système de guidage comprend un systè- me de radar à onde entretenue, modulé linéairement en fréquence, millimétrique comportant un réflecteur paraboloide 1 à faisceau étroit couplé mécaniquement à un sous-système actionneur 2 qui peut faire varier la direction d'exploration du réflecteur par rapport à l'arme et en réponse à des signaux provenant d'un sous-système 3 de commande de balayage, déplacer le 4. réflecteur de façon que le faisceau transmis trace un diagramme de balayage référencée à une position moyenne contrôlable du faisceau ou centre de symétrie du diagramme de balayage. Le réflecteur est aligné par un émetteur-récepteur homodyne 4 dont la fréquence de sortie est modulée par un circuit 5 d'attaque de modulation. L'émetteur-récepteur 4 comprend un mélangeur qui pro-duit un signal FI représentatif du signal d'écho du radar et ce signal FI est sorti via un amplificateur 6 pour être appliqué à un groupe de huit porte 7 de distance, chaque porte comprenant un filtre à bande passante et un détecteur. Les bandes passantes des filtres respectifs sont réglées pour que les portes procèdent à une distinction entre les composantes de retour et les bandes contiguës respectives de distance, chacune étant égale à une petite fraction de la distance moyenne de la cible. L'ampli- ficateur 6 est contrôlé en gain par un circuit 8 de contrôle automatique de gain, ce circuit répondant également à un signal de commande de suppression pendant les périodes de retour de balayage entre balayages linéaires successifs de fréquence de la sortie de l'émetteur-récepteur. Les sorties Y1 à Y8 des portes sont échantillonnées et numérisées par des convertisseurs respectifs d'un groupe de convertisseurs analogiques/numériques 9. Les échantillons numérisés provenant des convertisseurs 9 sont transmis à des ensembles respectifs de sommation 10, qui procèdent chacun à la sommation d'un nombre prédéterminé d'échantil- ions consécutifs, puis transmettent la valeur de la somme à la sortie avant de commencer à additionner le même nombre d'échantillons suivants, déversant cette valeur de sommation, etc. Les valeurs Xl à X8 des sommes sont transmises à un sous-système 11 de poursuite de distance de cible à courte portée ainsi qu'à un sous-système 12 de poursuite de cible à courte portée. La fonction du sous-système 11 est de former un signal d'erreur E de distance qui est représentatif de tout décalage par rapport au centre du groupe de bandes de distance discriminées par les portes 7, du point de visée désiré de la cible. Ce signal d'er- reur est alors utilisé par un circuit 13 à boucle de commande 5. afin de commander la phase du signal de modulation produit par le circuit d'attaque 5 et réduire le signal d'erreur, c'est-à-dire pour maintenir la cible centrée dans les bandes discriminées de distance. Par ailleurs, le sous-système 12 produit des signaux de demande de tangage et de lacet DT et DL qui commandent le sous-système actionneur 2 afin de maintenir la position moyenne du faisceau, c'est-à-dire le centre de symétrie du diagramme de balayage en alignement avec le point de visée désiré. Une partie ou la totalité des sorties Yl à Y8 et/ou Xl à X8 peut être transmise à d'autres sous-systèmes (non représentés) du système d'ensemble de guidage, par exemple à divers sous-systèmes de poursuite à longue distance et à distance moyen-ne et à un sous-système de reconnaissance de cible. De plus, le système d'ensemble comprendra normalement un sous-système (non représenté) de guidage d'arme qui fait réellement naviguer l'arme pour intercepter la cible, en utilisant à cet effet des signaux de distance et de vitesse fournis par le circuit 13 à boucle de commande et des signaux d'angle d'exploration d'antenne (AE) rendus disponibles par le sous- système actionneur 2. De tels sous- systèmes de ce genre et le sous-système de guidage d'arme ne font pas partie de l'objet du présent mémoire et par conséquent ne seront pas décrits. Cela s'applique également au sous-système 11 de poursuite de distance. La figure 2 représente une arme 200 se rapprochant d'une cible 201 alors que la figure 3 est une vue de la cible 201 à partir de l'arme se rapprochant. Les lignes 21 représentent les divisions entre les bandes de distance différenciées par les portes 7. La ligne 22 représente le diagramme de balayage tracé par le faisceau provenant du réflecteur 1. Le dia- gramme est constitué d'une courbe de Lissajous 3: 1 obtenue en faisant osciller le réflecteur par rapport à l'arme, suivant des angles égaux mais à des fréquences différentes en matière de tangage et de lacet. Le signal d'écho du radar comprend la résultante des réflexions discrètes dues aux caractéristiques particulières de la cible, éventuellement avec des fouillis 6. d'échos de sol en provenance de l'environnement de la cible. Le point de visée idéal 25 est au centre de la partie supérieure de la cible, telle qu'elle est vue par l'arme suivant une trajectoire de descente assez raide. Dans un char, ce point de visée serait donc situé sur sa tourelle. Cependant, le centre de gravité des échos de la cible peut être situé, par exemple, au point 23. Dans le sous-système 12 de poursuite de cible à cour-te distance, qui comprend un ordinateur,. de préférence, un ordi- nateur géré par microprocesseur, une opération de division du temps est effectuée, de fait, pour diviser le diagramme de balayage de Lissajous, figure 3, en vingt-quatre parties, appelées 101 à 124 en figure 3,qui sont tracées pendant des intervalles respectifs égaux, c'est-à-dire pendant des intervalles res- pectifs égaux à un vingt-quatrième de la période d'exécution du diagranmle de balayage. Les signaux reçus pendant les quatrième à huitième intervalles, douzième et treizième intervalles, dix-septième à vingt-et-unième intervalles, c'est-à-dire les signaux provenant des parties X, Y et Z du champ de vision défini par le diagramme de balayage (près de ses parties 104 à L08, 112, 113 et 117 à 121) ne sont pas employés.De plus, seuls les signaux dans les cinq premiers (les plus proches) des huit canaux de dis-tance sont utilisés. L'examen de la figure 2 montrera que ces signaux qui ne sont pas utilisés constituent ceux qui très proba- blement seront affectés indûment par le fouillis d'écho et les échos parasites. Alors, dans le but d'obtenir un signal d'erreur de tangage, c'est-à-dire un signal qui sera utilisé par une fonction de la boucle du dispositif principal de poursuite exécutée par le dispositif de poursuite 12 pour former le signal de de-mande DT afin d'ajuster le centre du diagramme de balayage le long de la ligne P en figure 2, les signaux dans les cinq canaux de distance utilisés reçus pendant les premier, neuvième, seizième et vingt-quatrième intervalles, c'est-à-dire tous les signaux d'arrivée en provenance de la partie.A de la zone 7. couverte par le diagramme de balayage, partie qui est recouverte par les portions 101, 109, 116 et 124 du diagramme, sont ajoutés. Dans le cadre de la présente description, la valeur de la somme est désignée par A. D'une façon similaire, les signaux provenant de la partie B de la zone, contenant les portions 102, 110.,. 115 et 123 du diagramme, sont additionnés pour donner une valeur B de somme, alors que les signaux provenant de la partie C, contenant les portions 103, 111, 114 et 122 du diagramme, sont additionnés pour donner une valeur de somme C. La distribution des signaux d'écho provenant d'une cible telle que celle illustrée est telle que, lorsqu'on se déplace du point 23 vers et au-delà du point 25, le signal moyen d'écho a tendance à diminuer en amplitude entre une valeur de pointe au centre de gravité 23 de la cible et le point de visée 25 est situé près d'une zone où la diminution a un gradient maximum. Cela est particulièrement le cas lorsqu'on n'utilise pas les trois signaux des canaux de plus longue distance. En effet, le système de poursuite 12 essaie de déplacer le cen- tre du diagramme de balayage sur cette zone de gradient maximum. Il le fait en formant un signal d'erreur de tangage qui guide la position moyenne de balayage du réflecteur le l'antenne de façon que la différence entre les valeurs A et B des sommes devienne égale à la différence entre les valeurs B et C des sommes, c'est-à-dire que l'erreur de tangage ET se calcule comme suit: K1(2B - A C) ET = (A + B + C + 1) Dans cette expression, le dénominateur est un facteur de normalisation alors que K1 est un facteur d'échelle pour adapter l'erreur de tangage à la boucle principale de poursui-te. Le dispositif de poursuite 12 calcule également l'erreur de lacet du centre du diagramme de balayage, c'est-à-dire dans le but de produire un signal qui sera utilisé pour 35 8. guider la position moyenne du réflecteur de l'antenne dans la direction de la ligne Q de la figure 2. Alors que l'erreur de tangage est calculée en discriminant le gradient de la forme d'onde du signal de somme, le long de la ligne P, l'erreur de lacet EL se calcule simplement au moyen de la relation sui-vante: K2(E - F) EL = (E + F + 1) où E est la somme des cinq signaux de canal de dis- tance provenant de la partie E définie par les portions 102, 103, 110 et 111 du diagramme de balayage; F est la somme des cinq signaux des canaux de distance provenant de la partie F définie par les portions 114, 115, 122 et 123, et K2 est un autre facteur d'échelle pour adapter l'erreur calculée à la boucle du dispositif de poursuite. Comme auparavant, le dénominateur de l'expression précédente est un facteur de normalisation. On remarquera que le calcul de l'erreur de lacet pour-rait être effectué d'une façon autre que celle définie ci- dessus, tout en utilisant la même forme de calcul pour l'erreur de tangage. Comme on l'a noté, les dénominateurs des ex-pressions pour EL et ET sont des facteurs de normalisation.On pourrait choisir, le cas échéant, d'autres facteurs, par exemple, on pourrait utiliser le dénominateur (A + C), auquel cas le même résultat global est obtenu dans la mesure où les facteurs d'échelle Kl et K2 sont ajustés en conséquence. Le numérateur de l'expression pour ET pourrait être modifié (tout en discriminant effectivement le gradient) de façon àajuster le point nul de la ligne P. Par exemple, on pourrait le changer en (5B - 3A - 2C) Ceci, en général, donne un petit signal d'erreur positif pour des conditions dans lesquelles un discriminateur (2B - A - C) serait équilibré. 9. Le diagramme de balayage illustré pourrait être remplacé par une autre forme de diagramme, par exemple par une courbe de Lissajous avec seulement deux lobes ou avec un nombre de lobes supérieur à trois. A la place d'un système de détecteur de balayage, on pourrait utiliser un détecteur comprenant une configuration de détecteurs fixes. Le nombre des canaux de distance utilisés peut être supérieur ou inférieur à cinq, ou le nombre pourrait être changé dans le temps ou la distance par rapport à la cible. Les portions du diagramme qui ne sont pas utilisées, c'est-à-dire les portions ignorées X et Y, pourraient être changées pour adapter le système à des situations où les sources probables de fouillis d'écho sont différentes de celles qu'on suppose dans le cas de l'exemple décrit. Au lieu d'un système informatique, le sous-système 12 de poursuite de cible pourrait comprendre des éléments respectifs de circuit (non représentés) spécialisés pour exécuter les calculs particuliers décrits. Le système représenté qui est donné à titre d'exem- ple est un système à onde entretenue, modulé en fréquence, et les portes de distance 7 comprennent des filtres de distance, mais cela n'est pas essentiel. Au contraire, un système de radar pulsé pourrait être utilisé et les filtres de distance seraient alors remplacés par des portes de secteurs temporels. De fait, la présente invention n'est pas limitée à un système de radar comportant des portes de distance ou à tout autre système de radar. Ainsi, le système de radar pourrait être du type ne procédant pas à une discrimination de distance ou le système de guidage pourrait comprendre un détecteur de cible passif, ou un détecteur sonar, ou par exemple un détecteur optique. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 10. REVENDICATIONS 1 - Système pour guider une arme sur un point de visée préféré d'une cible, le système comprenant un moyen de détection de cible qui est mis en oeuvre pour procéder à une dis- crimination entre des signaux provenant d'une première partie du champ de vision du détecteur et des signaux provenant de portions respectives de deux autres parties du champ de vision, les deux autres parties étant aux côtés opposés respectifs de la première partie, le système comprenant en outre un moyen de formation de signal de guidage dans le but de former un signal de guidage d'arme qui dépend des valeurs relatives des différences entre les signaux provenant de la première partie et des signaux respectifs parmi les signaux provenant des deux autres parties. 2 - Système pour former un signal de guidage de tan-gage pour une arme se déplaçant dans une direction inclinée de descente vers une cible, le système comprenant un moyen de détecteur de cible qui est mis en oeuvre pour procéder à une discrimination entre des signaux provenant de parties respecti- ves de première, seconde et troisième parties du champ de visée du moyen de détecteur, ces parties étant déplacées les unes par rapport aux autres selon la direction coupant le champ de vision parallèlement au plan de tangage de l'arme avec la première partie entre les première et seconde parties, et le système comprenant en outre un moyen pour combiner les signaux et former un signal de guidage de tangage qui dépend des va-leurs relatives de la différence entre les signaux provenant des première et seconde parties et de la différence entre les signaux provenant des première et troisième parties. 3 - Système pour guider une arme se déplaçant dans une direction inclinée de descente vers une cible, le système comprenant un moyen de détecteur de cible, un moyen pour dé-terminer le changement du signal de détecteur suivant une di-rection coupant la cible, et un moyen de formation de signal 11. de guidage pour guider l'arme vers un point de visée référencé à la position du taux maximum de changement.