Brevet FR2928452A1 — publié le 20090911

DISPOSITIF DE CONDUITE DE TIR BAS COUT SUR CIBLES FIXES ET MOBILES La présente invention concerne un procédé et un dispositif de conduite de tir sur des cibles fixes, mobiles ou temporairement fixes puis mobiles. 10 Dans un dispositif de conduite de tir de l'état de l'art, par exemple de type aérien, un aéronef survole le terrain pour rechercher des cibles au sol. Le radar de l'aéronef est utilisé selon différents modes, soit en mode SAR, (acronyme en langue anglaise de Synthetic Aperture Radar) 15 produisant une imagerie du sol par le procédé connu d'antenne synthétique pour la recherche de cibles fixes, soit en mode GMTI (acronyme en langue anglaise de Ground Moving Target Indicator) pour la recherche de cibles au sol mobiles. La figure la montre un scénario de détection d'un char C (cible) 20 par un aéronef A portant une arme 10. Le radar R de l'aéronef balaye la zone présumée Z de positionnement du char pour le détecter. Une fois la cible détectée, identifiée par l'utilisation du radar, autre capteur ou tout autre moyen et localisée par le radar R, les coordonnées de la cible C sont transférées à l'arme 10 qui se détache de l'aéronef pour 25 aller frapper la cible. Les figures lb et 1c montrent deux configurations de tir par un aéronef utilisant deux types d'armes différentes. La figure 1 b montre une première configuration utilisant l'arme 10, 30 par exemple un missile, dotée de moyens, comme par exemple un autodirecteur 12, lui permettant de se guider ver la cible C. L'arme est dite autodirigée. Dans cette première configuration, juste avant le tir, le radar R de l'aéronef (porteur de l'arme 10) fourni à l'arme des cordonnées initiales de 35 la cible C. Après son lancement, l'autodirecteur 12 de l'arme 10 est activé affinant ou corrigeant constamment les cordonnées de la cible au fur et à5 mesure de son vol et dirigeant l'arme vers la cible qui peut être fixe ou en déplacement. Les cordonnées initiales fournis à l'arme 10 par le radar R de l'aéronef A n'ont peu ou pas d'influence sur la précision du tir dès lors que la cible C est dans le domaine de recherche de l'autodirecteur de l'arme, lorsqu'il est activé. L'inconvénient d'une telle arme autodirigée est son coût élevé du fait du dispositif de détection et de rafraîchissement des coordonnées de la cible. La figure 1c montre une deuxième configuration de tir utilisant une autre arme 16, de coût moins élevé que celle de la première configuration. Cette autre arme 16 est dotée uniquement des moyens de guidage à partir des coordonnées initiales de la cible C fournies par le radar R de l'aéronef A et des coordonnées de l'arme 16 fournies, par exemple, par un récepteur GPS de l'arme 16. Dans cette deuxième configuration, les coordonnées initiales fournies par le radar R de l'aéronef ainsi que la qualité de la navigation de l'arme 16 interviennent directement sur la précision du tir. Cette deuxième configuration, utilisant une arme sans autodirecteur, présente des inconvénients dans le cas de cibles mobiles, en effet, le radar R de l'aéronef A fourni les coordonnées de la cible C et sa vitesse à l'instant où il les a mesurés. Aux erreurs sur la position de la cible s'ajoutent donc les erreurs sur la vitesse de la cible multipliée par le temps de vol de l'arme qui peut être important (quelques dizaines de secondes) et en particulier lorsque le tir est réalisé d'un point éloigné de la cible pour éviter de mettre trop en danger l'aéronef. En fin s'ajoutent les erreurs de tir dus aux mouvements propres de la cible car, avec un temps de vol de l'arme important, si la cible change de direction pendant le vol, l'écart entre les coordonnées prévues de la cible et ses coordonnées réelles est tel que le tir devient inefficace. Pour éviter ces erreurs, certaines armes (notamment pour les cibles aériennes) sont dotées de liaisons de données assurant un rafraîchissement des coordonnées de la cible. L'aéronef transmet à l'arme, à l'aide de la liaison de données, des nouvelles coordonnées rafraîchies de la cible issues de sa détection radar et ceci pendant tout ou partie du temps de vol de l'arme. La précision de la mesure des cordonnées transmise à l'arme est dans ce cas liée à la précision de détection de la cible par le radar de l'aéronef, en général insuffisante pour guider l'arme sur la cible. L'état de l'art consiste alors à, comme dans la première configuration, à doter l'arme d'un autodirecteur. Pour palier les inconvénients des systèmes de tir de l'état de l'art, l'invention propose un dispositif de conduite de tir d'une arme, par un porteur de l'arme, sur une cible, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen de détection fonctionnant sur au moins un mode de détection choisi par le dispositif localisant à la fois l'arme et la cible. Avantageusement, le mode de détection est configuré pour que la localisation de l'arme et de la cible soit vue par les moyens de détection dans un même repère, avec une même géométrie. Dans une réalisation, le dispositif de conduite de tir comporte une liaison de données avec l'arme pour lui fournir des informations de guidage vers la cible. Dans une autre réalisation, le dispositif comporte plusieurs moyens de détection coopérant ensemble afin d'améliorer la précision du tir. Dans une autre réalisation, les moyens de détection sont des radars. Dans une autre réalisation, le dispositif comporte plusieurs radars 30 coopérant ensemble, effectuant des mesures distance de la cible par l'émission d'au moins un signal radar et la réception des respectifs échos radar selon des positions des radars différentes, par rapport à la cible. Dans une autre réalisation, dans un mode discret de conduite de 35 tir comportant plusieurs radars coopérant ensemble, un premier ensemble25 de N radars émet des signaux de détection et un second ensemble de M radars reçoit les échos des signaux de détection émis par le N radars, ces N radars émettant les signaux étant, soit en partie ou en totalité choisis parmi les M radars recevant les échos, soit des radars différents des M radars recevant les échos. Dans une autre réalisation, dans un mode discret de conduite de tir comportant plusieurs radars coopérant ensemble, un seul radar émet un signal de détection en restant à distance de sécurité. Dans une autre réalisation, la localisation de l'arme et de la cible est réalisée par un radar Doppler à impulsions non ambigu à large bande. Dans une autre réalisation, le porteur est un aéronef et la liaison 15 de données une liaison radiofréquences avec l'arme. Dans une autre réalisation, la liaison radiofréquences comporte un émetteur radiofréquences sur le porteur et un récepteur radiofréquences sur l'arme. Dans une autre réalisation, le porteur est un sous-marin (ou un bateau) et l'arme une torpille, les moyens de localisation étant un sonar, la liaison des données étant une liaison acoustique entre le sous-marin et la torpille. 25 L'invention dans un exemple de configuration de tir air/sol d'une arme par un aéronef (le porteur) consiste essentiellement à combiner : - un mode radar, mono ou multiporteur, localisant simultanément la cible et l'arme, ce mode permettant de détecter et localiser les cibles fixes ou 30 mobiles quelqu'en soit leur vitesse - une arme autodirigée ou pas, - une liaison de données entre le porteur du radar et l'arme, permettant à l'arme de recevoir des ordres de guidage. 20 Un principal objectif du dispositif de tir, selon D'invention, est son application à des armes de faible coût tout en obtenant une efficacité de tir supérieure. Un autre objectif est d'obtenir une capacité opérationnelle pour des cibles mobiles par une utilisation intelligente de moyens prévus pour des cibles fixes. Un autre objectif est d'améliorer la performance d'armes comportant un autodirecteur et à performance identiques diminuer leur coût. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'exemples de dispositifs de conduite de tir, selon l'invention, en référence aux dessins indexés dans lesquels : - la figure la, déjà décrite, montre un scénario de détection d'un char (cible) par un aéronef portant une arme ; - les figures 1 b et 1c, déjà décrites, montrent deux configurations de tir par un aéronef utilisant deux types d'armes différentes ; - la figure 2 montre un premier dispositif de conduite de tir, selon l'invention ; - la figure 3 montre un deuxième dispositif de conduite de tir, selon l'invention, avec amélioration de la précision de tir et ; - la figure 4 montre un troisième dispositif de conduite de tir, selon l'invention, avec discrétion de conduite de tir. La figure 2 montre un premier dispositif de conduite de tir, selon l'invention. Dans un scénario mettant en oeuvre ce premier dispositif, l'arme est par exemple un missile 30 porté par un aéronef A et la cible un char C. Le char peut être à l'arrêt, en déplacement, ou à l'arrêt pendant certains périodes de temps et mobile pendant d'autres périodes de temps, le char peut changer de direction et de vitesse lors de son déplacement. Le missile 30 et l'aéronef A comportent une liaison radio 32 pour assurer une transmission d'informations de guidage de l'arme par l'aéronef. A cet effet, l'aéronef A comporte un émetteur radio 34 et le missile un récepteur 36. Dans cette configuration de la figure 2 la précision de détection des cordonnés du char C par le radar R de l'aéronef A qui seront transmises au 5 missile 30 est essentielle pour l'efficacité du tir. Selon une principale caractéristique de l'invention, le mode de détection et de localisation du radar R de l'aéronef est donc tel qu'il assure une vision à la fois du char C et du missile 30, dans le même repère, avec la même géométrie. Les erreurs de localisation du missile 30 et du char C 10 seront par conséquent communes et notamment les erreurs de propagation des signaux radar. Ces erreurs seront d'autant plus faibles que le missile se rapproche du char. Le radar R de l'aéronef A peut donc mesurer, en temps réel, l'erreur de trajectoire du missile 30 par rapport au char C et transmettre celle-ci sous 15 forme de correction de trajectoire via la liaison de données 32 de l'aéronef A ver le missile 30. Dans un exemple de réalisation du dispositif de conduite de tir selon l'invention, l'aéronef A embarque un dispositif pour la détection et la localisation des cibles utilisant un procédé pour radar Doppler à impulsion 20 non ambigu et à large bande. Un tel procédé et le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé sont décrits en détail dans le brevet Français N° 96 08509. Ce procédé assure à la fois la localisation de l'arme et de la cible. Dans le cas d'une cible mobile, une conduite de tir dégradée peut consister à utiliser un mode de détection radar de cibles mobiles et ce à 25 condition que ce mode de détection détecte et localise toujours à la fois la cible et l'arme. Néanmoins le mode préconisé ci-dessus utilisant un procédé pour radar Doppler à impulsion non ambigu et à large bande reste préférable pour palier au cas où la cible s'arrête pendant le vol de l'arme. 30 Dans le cas de cibles fixes mais surtout dans le cas des cibles mobiles, la précision de localisation en gisement de la cible par le radar de l'aéronef est médiocre car cette précision découle des mesures angulaires effectuées par le radar. La précision du dispositif de tir peut être améliorée en faisant coopérer deux radars. La figure 3 montre un deuxième dispositif de conduite de tir, selon l'invention, avec amélioration de la précision de tir. Le deuxième dispositif de conduite de tir, selon l'invention, comporte deux aéronefs, un premier aéronef Al et un deuxième aéronef A2 chacun équipée d'un respectif radar R1, R2. Chacun de radars R1, R2 des deux aéronefs effectue des mesures distance de la cible par l'émission de respectifs signaux radars Sd1, Sd2 et la réception des respectifs échos radar Ed1, Ed2 selon des positions différentes, par rapport à la cible C. Les radars R1, R2 des deux aéronefs Al, A2 coopèrent entre eux. Le dispositif comportant les deux aéronefs fourni, de façon connue, des coordonnées de la cible ayant une précision de localisation en gisement améliorée par rapport à celle qui serait obtenue avec un seul radar. La figure 4 montre un troisième dispositif de conduite de tir, selon 15 l'invention, avec discrétion de conduite de tir. Dans ce troisième dispositif, la discrétion de conduite de tir est importante, par exemple, dans le cas de présence d'un dispositif d'écoute sur la cible pour fournir une alerte. Le dispositif de conduite de tir de la figure 3 comporte le premier Al 20 et le deuxième A2 aéronefs ayant chacun un respectif radar R1, R2 fonctionnant en mode dit � multistatique �. Dans ce mode multistatique, le radar R1 du première aéronef Al émet un signal Sd1 pour détecter la cible, les radars R1, R2 des deux aéronefs Al, A2 recevant respectivement les échos Ed1 et Ed2 pour déterminer les cordonnées de la cible. Une liaison 25 radio 50 entre les deux aéronefs Al, A2 permet, comme cela a été précisé précédemment, de déterminer par les mesures de détection des deux radars R1, R2 les coordonnées de cible avec une plus grande précision que celle pouvant être obtenu avec un seul radar. L'aéronef Al comportant le radar R1 émettant le signal de détection 30 Sd1 peut être à grande distance de la cible, hors de portée d'éventuelles ripostes déclenchée par la détection de leur présence. L'autre aéronef A2 totalement silencieux ne recevant que l'écho Ed2 peut se trouver plus près de la cible et éventuellement être le porteur de l'arme. Le dispositif peut être généralise à N radars qui émettent et M radars qui reçoivent. Dans cette réalisation, dans un mode discret de conduite de tir comportant plusieurs radars coopérant ensemble, un premier ensemble de N radars émet des signaux de détection et un second ensemble de M radars reçoit les échos des signaux de détection émis par le N radars d'émission. Ces N radars émettant les signaux étant, soit en partie ou en totalité choisis parmi les M radars recevant les échos, soit des radars différents des M radars recevant les échos. Dans ce dernier cas le dispositif comporte M + N radars. Le dispositif de conduite de tir selon l'invention, n'est pas limitatif aux exemples décrits avec des aéronefs comportant des radars et des cibles au sol, mais peut être étendue aux cibles aériennes, spatiales, sous marines et à d'autres types de porteurs et moyens de détection de type sonar, lidar, optronique. Par exemple dans le cas de conduite de tir d'une torpille par un sous-marin (ou un bateau), le dispositif de détection comporte un sonar et un procédé de détection assurant à la fois la détection de la torpille et de la cible. Le sous-marin et la torpille comportent alors de moyens de communication par ondes acoustiques, par exemple le sous-marin est équipe d'un émetteur d'ondes de pression acoustiques et la torpille d'un récepteur de telles ondes. De la même façon que pour les exemples décrits, le sous-marin transmet les informations à la torpille pendant son déplacement vers la cible pour corriger sa trajectoire. Le dispositif de conduite de tir selon l'invention comporte l'avantage de pouvoir utiliser des armes à faible coût tout en obtenant les efficacités de tir des armes plus coûteuses et complexes. Un autre avantage dudit dispositif est qu'il améliore les performances et la réussite du tir d'armes plus sophistiquées, par exemple, un missile comportant un autodirecteur. Comme cela a été décrit précédemment une arme avec auto directeur nécessité habituellement d'être équipée avec une antenne à balayage, mécanique ou électronique, pour balayer une zone suffisamment large pour détecter la cible. Le dispositif de tir, selon l'invention, améliore la performance et diminue le coût d'une telle arme qui peut être simplement équipée d'une antenne fixe à partir du moment où l'erreur angulaire de désignation de la cibles est plus petite que l'ouverture angulaire de l'autodirecteur.5 REVENDICATIONS 1. Dispositif de conduite de tir d'une arme (10, 16, 30,) par un porteur (A, Al, A2) de l'arme, sur une cible (C), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen de détection (R, R1, R2) fonctionnant sur au moins un mode de détection choisi par le 10 dispositif localisant à la fois l'arme et la cible. 2. Dispositif de conduite de tir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mode de détection est configuré pour que la localisation de l'arme (10, 16, 30) et de la cible (C) soit vue par les moyens de détection 15 dans un même repère, avec une même géométrie. 3. Dispositif de conduite de tir selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une liaison de données (34) avec l'arme pour lui fournir des informations de guidage vers la cible. 4. Dispositif de conduite de tir selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs moyens de détection (R1, R2) coopérant ensemble afin d'améliorer la précision du tir. 25 5. Dispositif de conduite de tir selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de détection sont des radars. 6. Dispositif de conduite de tir selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs radars (R1, R2) coopérant ensemble, 30 effectuant des mesures distance de la cible par l'émission d'au moins un signal radar (Sdl, Sd2) et la réception des respectifs échos radar (Ed1, Ed2) selon des positions des radars différentes, par rapport à la cible (C). 7. Dispositif de conduite de tir selon la revendication 6, caractérisé 35 en ce qu'il comporte, un premier aéronef (Al) et un deuxième aéronef (.A2) chacun équipé d'un respectif radar (RI, R2), chacun de radars (R1, 20R2) des deux aéronefs effectuant des mesures distance de la cible (C) par l'émission de respectifs signaux radars (Sdl, Sd2) et la réception des respectifs échos radar (Ed1, Ed2) selon des positions différentes, par rapport à la cible (C), les radars (RI, R2) des deux aéronefs (AI, A2) coopérant entre eux, le dispositif comportant les deux aéronefs fournissant, de façon connue, des coordonnées de la cible ayant une précision de localisation en gisement améliorée par rapport à celle qui serait obtenue avec un seul radar. 8. Dispositif de conduite de tir selon la revendication 6, caractérisé en ce que, dans un mode discret de conduite de tir comportant plusieurs radars coopérant ensemble, un premier ensemble de N radars émet des signaux de détection et un second ensemble de M radars reçoit les échos des signaux de détection émis par le N radars, ces N radars émettant les signaux étant, soit en partie ou en totalité choisis parmi les M radars recevant les échos, soit des radars différents des M radars recevant les échos. 9. Dispositif de conduite de tir selon la revendication 8, caractérisé en ce que, dans le mode discret de conduite de tir comportant plusieurs radars coopérant ensemble, un seul radar (R1) émet un signal de détection en restant à distance de sécurité. 10. Dispositif de conduite de tir selon l'une des revendications 1 à 9., caractérisé en ce que la localisation de l'arme (10, 16, 30) et de la cible (C) est réalisée par un radar Doppler à impulsions non ambigu à large bande. 11. Dispositif de conduite de tir selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que le porteur (A, AI, A2) est un aéronef et la liaison de données (34) une liaison radiofréquences avec l'arme. 12. Dispositif de conduite de tir selon la revendication 11, caractérisé en ce que la liaison radiofréquences comporte un émetteurradiofréquences (34) sur le porteur et un récepteur (36) radiofréquences sur l'arme. 13. Dispositif de conduite de tir selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le porteur est un sous-marin (ou un bateau) et l'arme une torpille, les moyens de localisation étant un sonar, la liaison des données étant une liaison acoustique entre le sous-marin et la torpille.10