Brevet FR2954630A1 — publié le 20110624

Système et procédé de formation d'un faisceau d'ondes à partir d'antennes mobiles les unes par rapport aux autres La présente invention concerne un système et un procédé de formation d'un faisceau d'ondes à partir d'antennes mobiles les unes par rapport aux autres. Elle s'applique notamment au brouillage d'appareils radioélectriques terrestres. Le brouillage nécessite de concentrer une grande énergie sur l'appareil ciblé afin de le perturber. Aussi, des émetteurs haute puissance et une antenne directive doivent généralement être employés, c'est à dire une antenne de grande dimension avec un équipement consommant une puissance électrique élevée et requérant parfois l'installation d'un groupe électrogène, donc un matériel coûteux et volumineux. Lorsque l'on souhaite perturber des cibles à partir d'une plate-forme mobile, par exemple un véhicule automobile, les contraintes d'espace deviennent encore plus critiques. Notamment, l'espace disponible sur un véhicule ne permet généralement pas l'installation d'une antenne directive de grande dimension. A titre d'exemple, il faudrait une antenne directive émettrice en HF de plusieurs dizaines de mètres de longueur pour pouvoir brouiller un appareil avec une puissance de 1 kW. Un but de l'invention est de perturber une cible à distance à partir de moyens mobile. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de formation électronique d'un faisceau d'ondes électromagnétiques à pointer sur un objet à partir de plusieurs antennes émettrices omnidirectionnelles, chaque antenne étant fixée sur une plate-forme, les plates-formes portant les antennes étant distantes et mobiles les unes par rapport aux autres, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes, répétées dans le temps : ^ au moins deux plates-formes déterminent leur position absolue par des moyens de localisation ; ^ déterminer les distances entre les plates-formes par des moyens plus précis que les moyens de localisation ; ^ déterminer les positions précises des plates-formes à partir des positions absolues et des distances déterminées précédemment ; l'antenne de chaque plate-forme émet une onde électromagnétique dont la phase est choisie en fonction de la position de la plate-forme, de sorte que les ondes issues de chaque antenne arrivent en phase sur l'objet pointé. Les antennes peuvent être configurées pour émettre simultanément des ondes aux mêmes fréquences. Avantageusement, une fréquence d'émission unique et commune pour toutes les antennes est choisie. Toutefois, cette fréquence d'émission unique peut être modifiée dans le temps. Les étapes du procédé forment un cycle répété dans le temps pour s'adapter à l'évolution de la situation, due aux déplacements des plates-firmes. Selon une mise en oeuvre du procédé de formation électronique de faisceau d'ondes selon l'invention, les étapes du procédé sont répétées à une fréquence augmentant avec : • la vitesse de déplacement des plates-formes ; • la fréquence des ondes émises par les antennes omnidirectionnelles. En effet, lorsque les plates-formes se déplacent rapidement, les distances entre celles-ci sont susceptibles d'évoluer rapidement, de même que le déphasage à appliquer sur les ondes émises pour qu'un effet maximal soit obtenu sur l'objet pointé. En outre, si la fréquence d'émission est élevée, la précision requise dans le déphasage à appliquer aux ondes émises est élevée. L'invention a également pour objet un système de formation électronique d'un faisceau formé à partir de plusieurs antennes émettrices omnidirectionnelles fixées sur des plates-formes distantes, lesdites plates- formes étant mobiles les unes par rapport aux autres, chaque plate-forme comportant des moyens de localisation, des moyens de détermination des distances entre les plates-formes, et un calculateur apte à calculer le déphasage à appliquer sur les ondes émises par l'antenne omnidirectionnelle en fonction des distances déterminées entre les plates-formes et des positions fournies par les moyens de localisation. Selon un mode de réalisation du système selon l'invention, les moyens de détermination des distances entre les plates-formes comprennent des émetteurs/récepteurs radioélectriques pour former des liaisons de radiocommunications entre les plates-formes. Les radiocommunications entre les plates-formes peuvent, par exemple, être effectuées dans la bande UHF (Ultra Hautes Fréquences). Les moyens de déterminations des distances entre les plates-formes pourraient également être des moyens optiques ou tout autre moyen adapté à une précision précise des distances, c'est-à-dire de l'ordre de quelques degrés de la phase des ondes émises par les antennes omnidirectionnelles. Selon un mode de réalisation du système selon l'invention, les moyens de localisation de chaque plate-forme comprennent un récepteur de position par satellite. Ce type de récepteur, par exemple un récepteur GPS, permet de connaître la position absolue, à une précision néanmoins généralement médiocre, de l'ordre par exemple d'une dizaine de mètres horizontalement. Avantageusement, la fréquence d'émission des antennes est dans la bande HF (Hautes Fréquences). Plus la fréquence d'émission des antennes est faible, moins la précision du déphasage à appliquer à chaque émission devient critique. Ainsi, le système est bien adapté à une utilisation pour des fréquences d'émission inférieures à 30 MHz. Selon un mode de réalisation du système selon l'invention, les 20 plates-formes mobiles sont des véhicules terrestres. Le système de formation électronique de faisceau tel que décrit plus haut peut être utilisé pour brouiller une cible, le faisceau étant orienté vers la cible dont on souhaite perturber le fonctionnement. Le système selon l'invention est avantageusement mis en oeuvre 25 sur des véhicules terrestres, car ces véhicules ont généralement des dimensions assez réduites et ne peuvent pas accueillir aisément de grandes antennes émettrices. Néanmoins, le système selon l'invention peut également s'appliquer au domaine naval ou aérien. Un avantage du système selon l'invention est qu'il peut 30 fonctionner en mode dégradé, contrairement à un système n'employant qu'une seule plate-forme. En effet, par exemple, lorsque quatre plates-formes sont utilisées, la neutralisation ou la destruction de l'une de ces quatre plates-formes ne fait que réduire l'efficacité du système au lieu de le neutraliser totalement. Un autre avantage du système selon l'invention est que des antennes omnidirectionnelles peuvent être employées pour émettre en direction de la cible, ce type d'antenne pouvant être installée aisément sur une plate-forme de taille réduite, contrairement à des antennes directives, beaucoup plus volumineuses. La mobilité des plates-formes impose une bonne réactivité du système aux changements de position des antennes par rapport à la cible. Le système selon l'invention répond bien à cette contrainte en formant électroniquement le faisceau, évitant ainsi des rotations mécaniques permanentes de supports d'antennes qui sont traditionnellement installés avec des antennes directives. D'autres caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description détaillée donnée à titre d'exemple et non limitative qui suit faite en regard de 15 dessins annexés qui représentent : la figure 1, un schéma illustrant l'utilisation d'un système selon l'invention ; la figure 2, un diagramme présentant un exemple de procédé selon l'invention ; 20 la figure 3, un schéma illustrant l'ambiguïté dans la détermination des positions des plates-formes d'un système selon l'invention ; la figure 4, un schéma exposant l'architecture d'un système selon l'invention. Par souci de clarté, des références identiques dans des figures 25 différentes désignent les mêmes éléments. La figure 1 illustre, par un schéma, l'utilisation d'un système selon l'invention. Le système 101 comprend trois plates-formes mobiles 102, 104, 106, par exemple des véhicules automobiles. Les plates-formes 102, 104 sont, par exemple, éloignées de quelques dizaines de mètres l'une de l'autre, 30 ou moins. Sur chacune des plates-formes mobiles 102, 104, 106, est installée un brouilleur pourvu d'une antenne omnidirectionnelle 112, 114, 116 émettant des ondes électromagnétiques 103. Les brouilleurs sont asservis de sorte que les ondes émises par chacun des brouilleurs forment un faisceau et arrivent en phase au niveau d'une cible 108, maximisant ainsi la 35 puissance reçue par celle-ci. Un faisceau puissant peut ainsi être formé sur la cible 108 à partir des émissions omnidirectionnelles issues des multiples plates-formes mobiles 102, 104, 106. La figure 2 est un diagramme présentant un exemple de procédé selon l'invention. Dans un premier temps, une position absolue de chaque plate-forme est déterminée 201 grâce à des moyens de localisation. Parallèlement 202, les distances entre les plates-formes sont déterminées, la précision de ces distances étant meilleure que la précision des moyens de localisation, de sorte qu'une détermination à quelques degrés de phase près des ondes émises par les antennes peut être obtenue. Ensuite 203, à partir des positions absolues approximatives et des distances précises entre les plates-formes déterminées précédemment, les positions relatives précises des plates-formes sont déterminées. Autrement dit, l'ambiguïté de position illustrée en figure 3 est levée et la position des plates-formes les unes par rapport aux autres est déterminée avec précision. La figure 3 illustre l'ambiguïté dans la détermination des positions de trois plates-formes à partir de la seule connaissance des distances les séparant les unes des autres. En effet, outre la position réelle des plates-formes, représentée par un triangle à traits pleins dans la figure, les plates- formes pourraient prendre des positions alternatives tout en conservant les mêmes valeurs de distances, comme illustré par les triangles isométriques en pointillés. C'est pourquoi une connaissance, même approximative, de la position absolue des plates-formes, permet de lever l'ambiguïté de position en donnant une configuration approchée de la situation réelle. Une fois que les positions relatives des plates-formes ont été déterminées, un déphasage est déterminé et appliqué 204 aux ondes de brouillage en fonction de la plate-forme d'émission. En effet, connaissant d'une part, la position 205 de la cible 108 grâce à des moyens de détections connus par ailleurs et d'autre part, la position de chaque plate-forme 102, 104, 106 par rapport aux autres plates-formes, un déphasage est appliqué pour chaque antenne, de sorte que les ondes émises par les différentes antennes arrivent en phase sur la cible 108. Le procédé est répété dans le temps, à une fréquence suffisamment élevée pour que les déplacements des plates-formes et par conséquent les changements de positions de celles-ci ne provoquent pas une perte de puissance des ondes reçues au niveau de la cible. La figure 4 expose l'architecture d'un système selon l'invention, apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Le système est illustré dans la figure 4 avec deux plates-formes mobiles 102, 104 visant une cible 108. Une première plate-forme mobile 102 comprend des moyens de localisation 402, un brouilleur 404 relié à une antenne émettrice 406, des moyens de communications 408, 410 avec les autres plates-formes 104, 106, et un calculateur 412. Les moyens de communications comportent des moyens d'émission/réception 410 de signaux radioélectriques et un module de traitement des données 408, lequel module 408 est, dans l'exemple une chaîne radio permettant de filtrer, démoduler, décoder des signaux reçus par les moyens d'émission/réception 410 ou à coder, moduler, et émettre des signaux via ces mêmes moyens d'émission/réception 410. Le calculateur 412 est connecté aux moyens de localisation 402, au brouilleur 404, et au module de traitement des données 408. Dans l'exemple, chaque plate-forme 102, 104 a la même architecture. Ainsi, une liaison de communication 105 peut être établie entre deux plates-formes 102, 104 par l'intermédiaire des moyens d'émission/réception 410, 410' de chaque plate-forme 102, 104. L'antenne émettrice omnidirectionnelle 406 du brouilleur 404 émet par exemple dans la bande de fréquences HF et, dans le cas ou les communications entre les plates-formes 102, 104 sont effectuées par liaison radioélectrique 105, la bande de fréquences choisie pour effectuer ces communications est, de préférence, bien distincte de la bande de fréquence de brouillage. Par exemple, si l'antenne émettrice 406 de brouillage fonctionne en HF, les moyens de communications 408, 410 peuvent utiliser la bande UHF pour communiquer. Le système de localisation 402 est, par exemple, un récepteur de position par satellite, tel qu'un récepteur GPS (« Global Positioning System »). Dans l'exemple, sa précision de localisation est donc de l'ordre de quelques mètres, par exemple de 10 mètres. Autrement dit, ce système de localisation 402 seul ne permet pas de déterminer les positions des plates-formes 102, 104, 106 de manière suffisamment précise pour pouvoir former un faisceau cohérent en HF. En effet, plus les longueurs d'ondes sont petites, plus la synchronisation des émetteurs doit être précise. De préférence, la fréquence d'émission des ondes vers la cible 108 est choisie de sorte que la longueur d'onde correspondante ne soit pas inférieure à deux fois la distance entre deux plates-formes mobiles. Les plates-formes 102, 104 disposent également d'une référence temporelle commune. Par exemple, une horloge peut être installée sur chaque plate-forme et recalée dans le temps grâce au système de localisation 402, dans l'exemple l'horloge du GPS. La première plate-forme 102 estime sa position approximative P1 10 grâce au système de localisation 402. Cette position P1 est transmise au calculateur 412. Parallèlement, les moyens de communications 408, 410 reçoivent des signaux issus des autres plates-formes 104. Ces signaux sont utilisés pour synchroniser entre eux les moyens de communications 408, 410 des 15 différentes plates-formes 102, 104. Ainsi, le calcul des distances entre les plates-formes peut être effectué par synchronisation des moyens de communications des différentes plates-formes. La synchronisation peut être effectuée à partir d'un signal de référence issu d'une première plate-forme 102 et d'un signal reçu à partir d'une autre plate-forme 104. Les références 20 temporelles (horloges, par exemple) des plates-formes 102, 104 étant accordées, il est alors aisé de mesurer la différence de phase entre les signaux, et par conséquent la distance séparant les deux plates-formes. Selon un autre mode de réalisation du système selon l'invention, les mesures de distances peuvent être faites par radar anti collision, ou mesures 25 infrarouges. Les moyens de communications 408, 410 permettent, à la fois de déterminer la distance précise entre les plates-formes 102, 104, mais aussi de transmettre des informations entre les plates-formes, par exemple de transmettre la position P1 d'une plate-forme 102 vers une autre plate-forme 30 104, ou de transmettre la valeur de la fréquence utilisée pour brouiller. Grâce aux moyens de communications 408, 410, chaque plate-forme 102, 104 peut connaître la position précise des autres plates-formes 102, 104 et ainsi ajuster la phase des ondes qu'elle émet par rapport à la phase des ondes émises à partir des autres plates-formes. 35 Parallèlement, la deuxième plate-forme 104 détermine sa position approximative P2 à l'aide de moyens analogues. Cette deuxième plate-forme 104 transmet un signal contenant la position P2 via ses moyens d'émission/réception 410' vers les moyens d'émission/réception 410 de la première plate-forme 102, lesquels transmettent ledit signal à la chaîne radio 408. La chaîne radio 408 décode le signal contenant la position P2 et transmet cette position P2 au calculateur 412. Ensuite, le calculateur 412 détermine, à partir de la position P1 de la première plate-forme 102, de la position P2 de la deuxième plate-forme 104 et des instants auxquels ces positions P1 et P2 ont été mesurées, le déphasage A p à appliquer au signal à émettre par la première plate-forme 102. Le calculateur 412 transmet le déphasage & calculé vers le brouilleur 404 qui applique ce déphasage sur les ondes de brouillage émises. Le système de localisation 402 ne fournit qu'une estimation grossière de la position des plates-formes mobiles 102, 104 mais il permet de lever l'ambigüité de direction d'émission du brouillage, comme illustré plus haut en figure 3. De manière complémentaire, les moyens de communications 408, 410 seuls ne permettent pas de lever l'ambiguïté au-delà de la longueur d'onde de brouillage, mais ils permettent de déterminer précisément la distance entre les plates-formes. Le procédé selon l'invention associe le système de localisation 402 et les moyens de communications 408, 410 pour obtenir à la fois une position certaine des plates-formes et une estimation précise des distances entre les plates-formes mobiles, autrement dit pour obtenir les positions relatives précises entre les plates-formes.25 REVENDICATIONS1. Procédé de formation électronique d'un faisceau d'ondes électromagnétiques à pointer sur un objet (108) à partir de plusieurs antennes émettrices omnidirectionnelles (112, 114, 116), chaque antenne étant fixée sur une plate-forme (102, 104, 106), les plates-formes portant les antennes étant distantes et mobiles les unes par rapport aux autres, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes, répétées dans le temps : ^ au moins deux plates-formes (102, 104) déterminent (201) leur 1 o position absolue par des moyens de localisation (402) ; ^ déterminer (202) les distances entre les plates-formes (102, 104, 106) par des moyens (408, 410) plus précis que les moyens de localisation (402) ; ^ déterminer (203) les positions précises des plates-formes à partir des 15 positions absolues et des distances déterminées précédemment ; ^ l'antenne de chaque plate-forme (102, 104, 106) émet une onde électromagnétique dont la phase est choisie (204) en fonction de la position de la plate-forme, de sorte que les ondes issues de chaque antenne arrivent en phase sur l'objet pointé (108). 20 2. Procédé de formation électronique d'un faisceau d'ondes selon la revendication 1, caractérisé en ce que les antennes (112, 114, 116) sont configurées pour émettre simultanément des ondes aux mêmes fréquences. 25 3. Procédé de formation électronique d'un faisceau d'ondes selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les étapes du procédé sont répétées à une fréquence augmentant avec : • la vitesse de déplacement des plates-formes (102, 104) ; 30 • la fréquence des ondes émises par les antennes (112, 114, 116). 4. Système de formation électronique d'un faisceau formé à partir de plusieurs antennes émettrices omnidirectionnelles (112, 114, 116) fixées sur des plates-formes distantes (102, 104, 106), caractérisé en ce quelesdites plates-formes (102, 104, 106) sont mobiles les unes par rapport aux autres, chaque plate-forme comportant des moyens de localisation (402), des moyens de détermination des distances entre les plates-formes (408, 410), et un calculateur (412) apte à calculer le déphasage à appliquer sur les ondes émises par l'antenne omnidirectionnelle en fonction des distances déterminées entre les plates-formes et des positions fournies par les moyens de localisation (402). 5. Système de formation électronique de faisceau selon la revendication 4, les moyens de localisation (402) de chaque plate-forme (102, 104) comprenant un récepteur de position par satellite. 6. Système de formation électronique de faisceau selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de détermination des distances entre les plates-formes (408, 410) comprennent des émetteurs/récepteurs radioélectriques pour former des liaisons de radiocommunications (105) entre les plates-formes (102, 104, 106).. 7. Système de formation de faisceau selon la revendication 6, dans lequel les radiocommunications (105) entre les plates-formes (102, 104, 106) sont effectuées dans la bande UHF. 8. Système de formation électronique de faisceau selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la fréquence d'émission des antennes est dans la bande HF. 9. Système de formation électronique de faisceau selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que les plates-formes mobiles (102, 104, 106) sont des véhicules terrestres. 10. Utilisation du système de formation électronique de faisceau selon l'une des revendications 4 à 9 pour brouiller une cible, le faisceau étant orienté vers la cible dont on souhaite perturber le fonctionnement.30