Brevet FR2892532A1 — publié le 20070427

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 en direction de laquelle ils ont été préalablement lancés, un système de guidage, du type autodirecteur, comportant un système optique susceptible de former des images du paysage dans lequel se déplace ledit missile et un ensemble d'éléments photosensibles recevant lesdites images optiques et les transformant en images électriques, sous la commande de moyens électroniques de mise en oeuvre. Le système optique et ledit ensemble d'éléments photosensibles sont montés dans ledit missile par l'intermédiaire d'un dispositif de stabilisation inertielle, 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 de nécessiter un dispositif de stabilisation inertielle, complexe et coûteux. Ceci est d'autant plus désavantageux que la durée de vol de tels missiles est relativement courte et que la trajectoire suivie par ceux-ci ne doit subir que des corrections d'amplitude relativement faible, compte tenu du fait que ces missiles sont initialement lancés en direction de ladite cible. 1 La présente invention a pour objet de remédier à l'inconvénient précité de complexité et de coût, en prenant justement en compte la brièveté du vol et l'orientation initiale de la trajectoire du missile. A cette fin, selon l'invention, le système pour le guidage 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 et un ensemble d'éléments photosensibles, recevant lesdites images optiques pour les transformer en images électriques sous la commande de moyens électroniques de mise en oeuvre, ledit missile étant pourvu de moyens de commande de sa trajectoire, est remarquable : - en ce que ledit ensemble d'éléments photosensibles est constitué par une matrice de tels éléments photosensibles répartis en lignes et en colonnes, ladite matrice et ledit système optique étant rigidement liés audit missile ; - en ce que lesdits moyens électroniques de mise en oeuvre de la matrice des éléments photosensibles commandent la prise d'une pluralité d'images successives ; et - en ce que sont prévus des moyens électroniques formant un processeur pour déterminer la position relative, sur ladite matrice, de chaque image électrique instantanée par rapport à l'image immédiatement précédente et pour commander lesdits moyens de commande de trajectoire du missile pour tendre à superposer ladite image instantanée à ladite image immédiatement précédente. Ainsi, grâce à l'invention, on peut supprimer au moins en partie le coûteux et complexe dispositif de stabilisation inertielle pour le remplacer par un simple traitement logiciel pouvant être effectué par processeur. 1 Selon un premier mode de mise en oeuvre du système de guidage conforme à l'invention, ledit système optique est dirigé, au moment du lancement du missile, vers une cible spécifiquement visée, de sorte que, image après image, ledit missile est automatiquement guidé vers cette cible, jusqu'au contact avec elle. Toutefois, selon une variante de mise en oeuvre plus spécialement destinée à la destruction de cibles mobiles, ledit système optique est dirigé, au moment du lancement du missile, dans la direction approximative d'une cible supposée, et lesdits moyens électroniques formant un processeur détectent, dans les images successives, un ensemble de points images dont le décalage est, à chaque fois, différent du décalage correspondant aux parties fixes du paysage, après quoi ledit missile est automatiquement guidé, image après image et jusqu'au contact, vers l'objet correspondant audit ensemble de points images. En effet, puisque la cible est supposée mobile, son image est décalée dans les images successives d'une amplitude différente de celle du décalage du passage environnant fixe. Dans ce cas, le système selon l'invention permet donc la détection d'une cible supposée par analyse des décalages différentiels de différentes parties des images globales. On remarquera de plus que les moyens électroniques formant un processeur, quoique pouvant être montés à bord du missile, peuvent également être disposés à poste fixe, par exemple au poste de tir, et reliés par une liaison bidirectionnelle, électromagnétique, optique ou autre, auxdits moyens électroniques de mise en oeuvre de la matrice d'éléments photosensibles. Dans ce dernier cas, lesdits moyens électroniques formant un processeur sont 4 1 donc récupérables, ce qui abaisse encore le coût du système selon l'invention. De préférence, afin que le missile puisse suivre une cible depuis une position éloignée jusqu'au contact, dans le cas où le champ optique serait insuffisant pour la totalité du temps de vol, il est avantageux que le système optique et la matrice d'éléments photosensibles soient orientables d'un seul bloc sous la commande desdits moyens électroniques formant un processeur, afin de faire varier, de façon continue ou par pas, l'orientation de l'axe optique défini par ce bloc. Bien entendu, si un changement d'orientation de l'axe optique intervient entre deux prises d'images, lesdits moyens électroniques formant un processeur en tiennent compte dans le résultat de la comparaison d'images. 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. Les figures 3 et 4 illustrent le fonctionnement du système de guidage de la figure 2. La figure 5 représente le schéma fonctionnel d'un mode de réalisation du système selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un missile 1 suivant une trajectoire de vol 2, après avoir 1 été lancé d'un poste de tir 3, en direction d'une cible 4. La cible 4 se déplace dans un paysage, dont seul un arbre 5 a été représenté. Dans la partie avant 6 du missile 1 (voir la figure 2), derrière un dôme 7, sont disposés un système optique 8 et une matrice 9 d'éléments photosensibles, du type à transfert de charge, par exemple du type DTC. Comme le montre la figure 4, ladite matrice 9 est constituée d'un grand nombre d'éléments photosensibles 10 disposés en lignes et en colonnes. Elle est choisie pour présenter une grande sensibilité et des temps d'intégration courts. Le système optique 8 et la matrice 9 sont solidaires l'un de l'autre pour ne former qu'un bloc 11, lui-même rigide-ment relié au missile 1. Sur la figure 2, on a supposé que le bloc 11 pouvait tourner autour d'un axe horizontal 12 du missile 1, sous l'action d'un mécanisme 13. Ainsi, l'axe optique 14 du bloc 11 est orientable. De façon usuelle, la matrice 9 est commandée par un dispositif de mise en oeuvre 15. Celui-ci est relié, par une liaison 16, à un processeur 17 qui peut soit être monté à bord du missile 1, soit être disposé au poste de tir 3. Le processeur 17 est susceptible d'agir, d'une part sur les gouvernes 18 du missile 1 (liaisons 19), d'autre part sur le mécanisme d'orientation 13, du bloc optique 11 (liaison 20). Le dôme 7 est transparent pour le(s) rayonnement(s) au(x)quel(s) est sensible la matrice 9, de sorte qu'un faisceau 21 provenant de la cible 4 et du paysage voisin 5, traverse ledit dôme 7, avant d'ête focalisé sur ladite matrice 9 par le système optique 8. Les moyens de mise en oeuvre 15, lorsqu'ils sont 1 commandés par le processeur 17, permettent d'intégrer les charges électriques issues des éléments photosensibles 10 pour former une image électrique, qui est mémorisée, par exemple dans lesdits moyens de mise en oeuvre 15. La prise de deux images I1 et I2 (voir la figure 3) à deux instants successifs tl et t2, images qui sont mémorisées, puis comparées par le processeur 17, permet de déterminer le décalage qu'a subi l'axe optique 14, et donc le missile 1, entre les instants tl et t2. Le processeur 17 peut donc agir sur les gouvernes 18 pour annuler ce décalage. On remarquera que le décalage d intervenant pendant l'intervalle de temps t2-tl sur des images d'objets fixes (arbre 5) peut être différent du décalage e intervenant pendant le même intervalle de temps sur des images d'objets mobiles (cible 4). Toutefois, le processeur peut déterminer ces deux décalages et donc permettre le pilotage du missile 1 et connaître la position de la cible 4. Grâce à la différence entre le décalage d et e, le processeur peut même détecter une cible dans le paysage, en remarquant que certains points images se déplacent, relativement au missile, plus rapidement ou moins rapidement que le paysage théoriquement fixe. Le stockage et la comparaison des images successives peut ne concerner que des points caractéristiques 22,23 (par exemple les brillants) des objets (4,5) observés. Comme l'illustre la figure 4, dans un système de coordonnées OX, OY lié à la matrice 9, il est facile pour le processeur 17 de connaître les coordonnées des éléments 10 correspondant respectivement aux emplacements 1 des images (22.1 et 22.2, ou 23.1 et 23.2) d'un même point objet 22 ou 23, dans les images I1 et I2 respectivement. Ces coordonnées correspondent respectivement à celles desdits points 22.1, 22.2 et 23.1, 23.2, de sorte que les décalages d et e sont connus. Bien entendu, si l'orientation de l'axe optique 14 a été modifiée par le dispositif 13 entre les instants tl et t2, le processeur 17 en tient compte dans le calcul de d et e. Ainsi, en traitant de la sorte une pluralité d'images successives, il est possible, pas à pas, de guider le missile et de le diriger sur la cible 5. Sur la figure 5, on a illustré un exemple d'organisation fonctionnelle du système conforme à la présente inven- tion. Chaque image est acquise par les moyens de mise en oeuvre 15, puis transférée avant la prise de vue suivante dans une mémoire temporaire 24. Ainsi, un comparateur 25, qui reçoit les images des moyens 15 et de la mémoire 24, peut comparer l'image instantanée (moyens 15) et l'image immédiatement précédente (mémoire 24). Le résultat de cette comparaison est utilisé pour la stabilisation du missile 1 (en 26) et la détection et la poursuite de la cible 4 (en 27). Les dispositifs 26 et 27 sont reliés à un dispositif 28 d'élaboration d'ordres de guidage du missile 1, qui commande les gouvernes 28. Les dispositifs 24 à 28 sont regroupés dans le processeur 17. REVENDICATIONS 1 1 - Système pour le guidage d'un missile (1) se déplaçant sans tourner autour de son axe, comportant un système optique (8) susceptible de former des images du paysage dans lequel se déplace ledit missile et un ensemble (9) d'éléments photosensibles (10) recevant lesdites images optiques pour les transformer en images électriques sous la commande de moyens électroniques de mise en oeuvre (15), ledit missile (1) étant pourvu de moyens (18) de commande de sa trajectoire (2), caractérisé : - en ce que ledit ensemble d'éléments photosensibles est constitué par une matrice (9) de tels éléments photosensibles (10) répartis en lignes et colonnes, ladite matrice (9) et ledit système optique (8) étant rigidement liés audit missile ; - en ce que lesdits moyens électroniques (15) de mise en oeuvre de la matrice (9) des éléments photosensibles (10) commandent la prise d'une pluralité d'images successives; et - en ce que sont prévus des moyens électroniques formant un processeur (17) pour déterminer la position relative, sur ladite matrice (9), de chaque image électrique instantanée par rapport à l'image immédiatement précédente et pour commander lesdits moyens (18) de commande de trajectoire du missile pour tendre à superposer ladite image instantanée à ladite image immédiatement précédente. 2 - Système de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système optique (8) est dirigé, au moment du lancement du missile (1), vers une cible (4) spécifiquement visée, de sorte que, image après1 image, ledit missile est automatiquement guidé vers cette cible (4), jusqu'au contact avec elle. 3 - Système de guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système optique (8) est dirigé, au moment du lancement du missile (1), dans la direction approximative d'une cible (4) supposée, et lesdits moyens électroniques formant un processeur (17) détectent, dans les images successives, un ensemble de points dont le décalage est, à chaque fois, différent du décalage correspondant aux parties fixes du paysage, après quoi ledit missile est automatiquement guidé, image après image et jusqu'au contact, vers l'objet correspondant audit ensemble de points images. 4 - Système de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens électroniques formant un processeur (17) sont montés à bord du missile (1). 5 - Système de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens électroniques formant un processeur (17) sont disposés à poste fixe (3) et sont reliées auxdits moyens électroniques (15) de mise en oeuvre de ladite matrice (9) par une liaison bidirectionnelle (16). 6 - Système de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le système optique (8) et la matrice (9) d'éléments photosensibles (10) sont orientables d'un seul bloc (11) sous la commande desdits moyens électroniques formant un processeur (17).