Brevet FR2965064A1 — publié le 20120323

MESURE TELEMETRIQUE UTILISANT UN DISPOSITIF DE TYPE LIDAR A DETECTION HETERODYNE La présente invention concerne une mesure télémétrique qui est réalisée en utilisant un dispositif de type LIDAR à détection hétérodyne, aussi appelé LIDAR cohérent. Elle concerne un procédé ainsi qu'un dispositif pour effectuer une telle mesure. Les dispositifs de type LIDAR, pour «Llght Detection And Ranging» en anglais, sont très utilisés pour de nombreuses applications de détection et de mesure. Parmi ces applications, on peut citer la mesure de vitesses anémométriques, l'étude d'écoulements fluides, l'étude de phénomènes vibratoires, la mesure de vitesses de véhicules, des applications du domaine du transport aérien, etc. Leur fonctionnement consiste à émettre une onde optique cohérente en direction d'une cible distante à étudier, et à recueillir une partie de cette onde qui est rétrodiffusée par la cible. Dans un dispositif LIDAR cohérent, la partie recueillie de l'onde rétrodiffusée est soumise à une détection hétérodyne. La mesure de vitesse de la cible est alors déduite d'un décalage Doppler qui est mesuré dans un signal produit par la détection hétérodyne. Il est aussi connu d'utiliser ces mêmes dispositifs pour obtenir une mesure de la distance d'éloignement de la cible. Une telle mesure, dite de télémétrie, est basée sur la détection du retard de propagation de l'onde émise puis rétrodiffusée, par rapport à un signal de référence modulé en fréquence qui est utilisé pour la détection hétérodyne. Dans ce cas, la fréquence fRef de l'onde optique qui est émise en direction de la cible est : fRef = fo + Afmod(t) (1 a) où fo est une fréquence optique de base qui est constante, Afmod(t) représente la modulation temporelle de la fréquence d'émission, et t désigne l'instant d'émission. Pour obtenir une mesure de la distance D, Afmod est une fonction continue croissante ou décroissante en fonction du temps t. L'onde qui est rétrodiffusée par la cible possède alors la fréquence fR suivante : fR = fRef(t - 2.D/C) + AfDoppler = fo + Afmod(t - 2.D/C) + AfDoppler (1 b) 2965064 -2- Ou AfDoppler désigne le décalage fréquentiel par effet Doppler qui est produit par le déplacement de la cible, D est la distance entre la tête optique d'émission-réception du dispositif LIDAR et la cible, et C est la vitesse de propagation de l'onde optique. La détection hétérodyne produit une mesure de l'écart Af entre 5 les fréquences fRef et fR à un même instant de réception, qui est égal à : Af = fR - fRef = Afmod(t - 2.D/C) - Afmod(t) + AfDoppler (1C) Cet écart Af correspond à une fréquence de battement du signal qui est produit par la détection hétérodyne. Or, les contributions respectives de l'éloignement et de la vitesse de la cible sont mélangées dans cette fréquence de battement 10 Af. Pour séparer ces deux contributions et obtenir des mesures à la fois pour la distance d'éloignement et la vitesse de déplacement de la cible, il est connu de moduler la fréquence de l'onde optique qui est émise de façon opposée pendant des fenêtres de temps successives. Ainsi, pendant une 15 première fenêtre de temps qui est repérée par l'indice 1, la fréquence fRef de l'onde optique qui est émise et la fréquence de battement de la détection hétérodyne sont respectivement : fRef 1 = fo + Afmod(t1) (2a) ~f1 = Afmod(t1 - 2.D(t1)/C) - Afmod(t1) +AfDoppler(t1) (2c) 20 puis pendant une seconde fenêtre de temps ultérieure qui est repérée par l'indice 2 et pendant laquelle la modulation de l'onde optique émise est - Afmod(t) : fRef 2 = fo - Afmod(t2) Af2 = - [Afmod(t2 - 2.D(t2)/C) - Afmod(t2)] +AfDoppler(t2) 25 Dans ces relations (2a), (2c) et (2a'), (2c'), t1 et t2 désignent deux instants qui appartiennent respectivement à la première et à la seconde fenêtre de temps. On effectue alors la différence puis la somme des deux fréquences de battement Af1 et Af2 qui sont mesurées respectivement pour les deux fenêtres de temps successives. Si la distance d'éloignement de la cible et sa vitesse sont les mêmes pendant les deux fenêtres de temps, ces différence et somme (2a') (2c') se réduisent à : Afi - Af2 = 2 x [Afmod(t - 2.D/C) - Afmod(t)] (3a) + Af2 = 2 x AfDoppler (3b) Connaissant la fonction Afmod(t), la relation (3a) permet d'obtenir une mesure de la distance d'éloignement D à partir du résultat de la soustraction - Af2 entre les deux fréquences de battement. Par exemple, lorsque la fonction de modulation Afmod(t) est une rampe linéaire, la différence Afi - At est directement proportionnelle à la distance d'éloignement D. De façon plus générale, une mesure de la distance D est obtenue en réalisant un filtrage adapté du signal qui est produit par la détection hétérodyne. Simultanément, la somme Afi + Af2 des deux fréquences de battement selon la relation (3b) est égale à 4.V/À, où V est la vitesse de déplacement de la cible et À est la longueur d'onde optique utilisée : À = C/fo. Mais les relations (3a) et (3b) ci-dessus sont inexactes lorsque la cible se déplace de sorte que la distance d'éloignement D et la vitesse V varient entre les deux fenêtres de temps successives : D(ti) # D(t2) et AfDoppler (t1) # AfDoppler (t2). En particulier, l'opération de soustraction entre les deux fréquences de battement Afi et Af2 de la relation (3a) ne permet plus de supprimer la contribution de la vitesse de déplacement pour obtenir une grandeur mesurée qui ne dépende plus que de la distance d'éloignement D. En appliquant néanmoins les relations (3a) et (3b) à une telle cible en mouvement, les valeurs qui sont obtenues pour la distance D et la vitesse V ne sont qu'approximatives, voire sont inexactes. D'autres phénomènes peuvent aussi modifier les résultats de telles mesures par rapport aux valeurs réelles de la distance d'éloignement D et de la vitesse V de la cible. Notamment, un bruit de phase qui altère l'onde optique émise puis rétrodiffusée d'une façon qui est différente pendant les deux fenêtres de temps successives est particulièrement néfaste. Or un tel bruit de phase peut être produit lors de l'amplification de l'onde optique qui est destinée à être émise, lors de son émission elle-même, et/ou par des turbulences du milieu de propagation de l'onde optique entre le dispositif LIDAR et la cible. En particulier, des turbulences atmosphériques perturbent de telles mesures -3 2965064 -4- télémétriques et vélocimétriques qui sont réalisées pour des applications de trafic aérien ou de contrôle à longue distance. Dans ces conditions, un but de l'invention consiste à fournir des mesures télémétriques dont l'exactitude est améliorée, notamment pour une 5 cible mobile. Un autre but de l'invention est de fournir de telles mesures télémétriques, qui utilisent encore un dispositif LIDAR à détection hétérodyne, mais qui soient robustes par rapport à des phénomènes parasites qui peuvent altérer l'onde optique qui est mise en oeuvre. 10 Pour atteindre ces buts et d'autres, l'invention propose un procédé de mesure télémétrique qui utilise un dispositif de type LIDAR à détection hétérodyne, dans lequel un signal d'émission d'onde optique est produit en direction d'une cible à partir d'une tête optique du dispositif, et un signal rétrodiffusé qui provient de la cible est recueilli par cette tête optique, puis 15 détecté par détection hétérodyne de façon à produire un signal de détection hétérodyne, le procédé comprenant les étapes suivantes : /1/ produire une modulation de fréquence de l'onde optique dans le signal d'émission, cette modulation comprenant des segments de croissance continue et des segments de décroissance continue de la fréquence ; 20 /2/ soustraire l'une à l'autre deux fréquences de battement du signal de détection hétérodyne qui sont obtenues respectivement pour le segment de croissance et le segment de décroissance ; et /3/ déduire une valeur d'une distance d'éloignement de la cible, à partir d'un résultat de la soustraction des fréquences de battement. 25 Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que l'étape /1/ est exécutée de sorte que le signal d'émission possède simultanément deux composantes d'onde optique, avec une première de ces composantes d'onde optique qui est modulée en fréquence selon les segments de croissance continue pour la fréquence de cette première composante, en même temps 30 qu'une seconde de ces composantes d'onde optique est modulée en fréquence 2965064 -5- selon les segments de décroissance continue pour la fréquence de cette seconde composante. L'étape /2/ est alors exécutée en soustrayant une première fréquence de battement qui est obtenue pour la première composante d'onde optique à 5 l'intérieur du signal de détection hétérodyne, à une seconde fréquence de battement qui est obtenue pour la seconde composante d'onde optique à l'intérieur du même signal de détection hétérodyne, ces première et seconde fréquences de battement étant relatives à un même instant de détection du signal rétrodiffusé. 10 Ainsi, l'invention consiste à émettre une onde optique LIDAR qui est composite en direction de la cible, cette onde d'émission comprenant simultanément les deux composantes d'onde optique à certains instants au moins du fonctionnement du dispositif. La mesure de la distance d'éloignement de la cible est alors déduite d'une différence entre les fréquences de battement 15 de la détection hétérodyne qui sont obtenues respectivement pour les deux composantes de l'onde d'émission, et pour un même instant d'émission. Les contributions respectives de la distance d'éloignement et de la vitesse de la cible aux fréquences de battement, sont identiques pour les deux composantes de l'onde optique qui sont mises en oeuvre, puisque ces 20 fréquences de battement sont produites pour un même instant de détection hétérodyne. Ainsi, les valeurs de la distance d'éloignement et de la vitesse de la cible sont univoques pour chaque mesure. L'opération de soustraction de l'étape /2/, entre les deux fréquences de battement qui sont produites par la détection hétérodyne, permet donc de supprimer avec exactitude la 25 contribution de la vitesse de déplacement de la cible. Autrement dit, la relation (3a) qui est donnée ci-dessus reste exacte même lorsque la cible est mobile, et la valeur qui est ainsi obtenue pour la distance d'éloignement de la cible, à partir du résultat de cette soustraction, correspond exactement à la distance réelle à l'instant de la mesure. 30 En outre, des perturbations qui peuvent affecter l'onde LIDAR qui est émise, notamment sa phase, altèrent de la même façon les deux composantes d'onde optique. Tel est le cas notamment, pour un bruit de phase qui serait 2965064 -6- produit lors de l'amplification ou de l'émission de l'onde LIDAR, ou encore par des turbulences atmosphériques qui se produiraient entre le dispositif LIDAR et la cible. Les contributions de telles perturbations se compensent alors mutuellement entre les deux composantes d'onde optique lors de l'opération de 5 soustraction de l'étape /2/. De cette façon, le résultat de la mesure télémétrique qui est obtenu à l'issue de l'étape /3/ est robuste par rapport à de telles perturbations. Dans des mises en oeuvre de l'invention qui sont préférées, notamment pour leur simplicité, les perfectionnements suivants peuvent être utilisés, ~o chacun isolément ou par combinaison de plusieurs d'entre eux : - les variations de fréquence dans les segments de croissance continue et dans les segments de décroissance continue, respectivement pour la première et la seconde composante d'onde optique du signal d'émission, peuvent être opposées ; 15 - les segments de croissance continue de la fréquence et les segments de décroissance continue de la fréquence, respectivement pour la première et la seconde composante d'onde optique du signal d'émission, peuvent être des rampes linéaires de pentes constantes ; - les segments de croissance continue de la fréquence et les segments 20 de décroissance continue de la fréquence, respectivement pour la première et la seconde composante d'onde optique du signal d'émission, peuvent être synchrones à chaque instant du fonctionnement du dispositif ; et - la fréquence modulée de la première composante d'onde optique peut 25 être obtenue à l'étape /1/ en appliquant les segments de croissance continue à partir d'une première fréquence optique initiale, et la fréquence modulée de la seconde composante d'onde optique peut être obtenue en appliquant les segments de décroissance continue à partir d'une seconde fréquence optique initiale, avec la première 30 fréquence optique initiale qui est supérieure à la seconde fréquence optique initiale d'un écart fixé. L'invention propose aussi un dispositif de type LIDAR à détection 2965064 -7- hétérodyne adapté pour effectuer des mesures télémétriques, et comprenant : - un oscillateur laser, qui est adapté pour produire une onde optique ; - un séparateur optique, qui est disposé pour diviser l'onde optique en un signal de source d'émission et un signal de référence ; 5 - un amplificateur optique, qui est adapté pour produire un signal d'émission à partir du signal de source d'émission ; - une tête optique, qui est adaptée pour transmettre le signal d'émission en direction d'une cible et pour recevoir un signal rétrodiffusé provenant de la cible ; 10 - une unité de mélange-détection, qui est adaptée pour transmettre le signal d'émission à la tête optique, et pour produire un signal de détection hétérodyne à partir du signal rétrodiffusé reçu par la tête optique et du signal de référence ; - des moyens d'analyse du signal de détection hétérodyne, qui sont 15 adaptés pour réaliser un traitement spectral du signal de détection hétérodyne ; - un modulateur, qui est disposé pour moduler en fréquence au moins le signal de source d'émission ; et - une unité de commande qui est reliée à une entrée de commande du 20 modulateur. Le dispositif de l'invention est caractérisé en ce l'unité de commande est adaptée pour commander un fonctionnement du modulateur pour mettre en oeuvre un procédé tel que décrit précédemment. Pour cela, le signal de source d'émission est modulé pour générer les deux composantes d'onde optique 25 dans le signal d'émission, avec des fréquences de ces composantes qui varient respectivement selon des segments de croissance continue ou de décroissance continue. De plus, les moyens d'analyse sont adaptés pour fournir un résultat de la soustraction de la première fréquence de battement obtenue pour la première composante d'onde optique à l'intérieur du signal de 30 détection hétérodyne, à la seconde fréquence de battement obtenue pour la seconde composante d'onde optique à l'intérieur du même signal de détection 2965064 -8- hétérodyne, ces première et seconde fréquences de battement étant relatives à un même instant de détection du signal rétrodiffusé. Ils sont adaptés en outre pour déduire la valeur de la distance d'éloignement de la cible à partir du résultat de la soustraction des deux fréquences de battement. 5 Selon une possibilité, les moyens d'analyse peuvent être adaptés pour combiner une première partie du signal de détection hétérodyne qui possède la première fréquence de battement et qui correspond à la première composante d'onde optique du signal d'émission, avec une seconde partie du même signal de détection hétérodyne qui possède la seconde fréquence de battement et qui 10 correspond à la seconde composante d'onde optique du signal d'émission. Les mêmes moyens d'analyse peuvent alors mesurer une différence entre les première et seconde fréquences de battement en tant que fréquence d'un signal résultant de la combinaison. Selon une autre possibilité, les première et seconde fréquences de 15 battement peuvent être déterminées séparément, et l'opération de soustraction entre elles peut être effectuée numériquement. Dans un perfectionnement d'un dispositif selon l'invention, les moyens d'analyse peuvent en outre être adaptés pour additionner la première fréquence de battement qui est obtenue pour la première composante d'onde 20 optique à l'intérieur du signal de détection hétérodyne, à la seconde fréquence de battement qui est obtenue pour la seconde composante d'onde optique à l'intérieur du même signal de détection hétérodyne, ces première et seconde fréquences de battement étant relatives à un même instant de détection du signal rétrodiffusé, et pour effectuer une analyse d'effet Doppler de façon à 25 déduire une valeur pour la vitesse de déplacement de la cible à partir du résultat de l'addition des première et seconde fréquences de battement. Le dispositif peut alors fournir simultanément des mesures de la distance d'éloignement et de la vitesse de la cible, qui sont relatives à un même instant au cours d'un déplacement de la cible. 30 D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 2965064 -9- - les figures la et 1 b montrent deux architectures de dispositifs LIDAR à détection hétérodyne, avec lesquelles l'invention peut être mise en oeuvre ; - les figures 2a et 2b illustrent deux compositions possibles pour un signal 5 d'émission LIDAR adapté selon l'invention ; et - les figures 3a et 3b illustrent deux modes de réalisation d'un modulateur de fréquence pouvant être utilisé alternativement dans chaque architecture des figures la et 1 b. Dans les figures la et lb, des éléments qui sont désignés par des 10 références identiques sont eux-mêmes identiques ou ont des fonctions qui sont identiques. En outre, les références suivantes désignent les composants qui sont indiqués ci-après, et qui sont utilisés de la même façon que dans un dispositif LIDAR à détection hétérodyne, de type monostatique, tel que connu avant la présente invention : 15 100 : le dispositif LIDAR à détection hétérodyne dans son ensemble ; 1 : un oscillateur laser, qui est adapté pour produire une onde optique OL; 2 : un séparateur optique, qui est disposé pour diviser l'onde optique OL en un signal de source d'émission SSE et un signal de référence SRef 20 3: un amplificateur optique, qui est adapté pour produire un signal d'émission SE à partir du signal de source d'émission SSE ; 11 : une unité de mélange-détection («mixing and detection unit») ; 12 : une tête optique, qui est adaptée pour transmettre le signal d'émission SE en direction d'une cible et pour recevoir un signal 25 rétrodiffusé R ; et 20 : des moyens d'analyse. En outre, T désigne la cible dont la distance d'éloignement D par rapport à la tête optique 12 doit être mesurée, ainsi que sa vitesse radiale V, éventuellement. La direction qui relie la tête optique 12 à la cible T est la 30 direction de pointage du dispositif 100. On entend alors par vitesse radiale V de 2965064 -10- la cible T la composante de la vitesse de cette cible qui est parallèle à la direction de pointage. L'oscillateur laser 1, le séparateur optique 2 et l'amplificateur 3 peuvent appartenir à une unité laser d'émission 10, qui produit le signal d'émission SE. 5 De façon connue et particulièrement avantageuse, chacun de ces composants peut être réalisé à partir d'au moins une fibre optique qui conduit l'onde optique OL ou les signaux SSE, SRef ou SE. De façon courante, l'onde optique OL et les signaux SSE, SRef et SE appartiennent à la bande de rayonnement électromagnétique infrarouge, pour laquelle la longueur d'onde est comprise 10 entre 1,535 pm et 1,565 pm (micromètre). L'unité de mélange-détection 11 est adaptée pour transmettre le signal d'émission SE à la tête optique 12, et pour produire un signal de détection hétérodyne SRF à partir du signal rétrodiffusé R qui est reçu par la tête optique 12 et du signal de référence SRef. 15 Les moyens d'analyse 20 sont adaptés pour analyser le signal de détection hétérodyne SRF. D'une façon qui est couramment utilisée, ces moyens d'analyse 20 réalisent une combinaison d'opérations de filtrage, de composition de signaux, d'analyse spectrale, ainsi qu'une analyse d'effet Doppler, à partir du signal de détection hétérodyne SRF. 20 Le dispositif 100 peut comprendre aussi d'autres composants, d'une façon qui est usuelle pour des dispositifs LIDAR à détection hétérodyne. De tels composants ne sont pas repris dans la présente description, dans la mesure où ils n'ont pas de liaison directe avec l'objet de l'invention. En plus des composants précédents, un dispositif 100 selon l'invention 25 comprend : - un modulateur de fréquence 4, pour moduler au moins le signal de source d'émission SSE ; et - une unité de commande 40, pour commander un fonctionnement du modulateur de fréquence 4. 30 Dans le dispositif 100 de la figure 1 a, le modulateur 4 est disposé pour recevoir en entrée le signal de source d'émission SSE qui est produit par le 2965064 -11- séparateur optique 2, et pour transmettre en sortie le signal de source d'émission modulé à l'amplificateur optique 3. Autrement dit, le modulateur 4 est situé entre le séparateur 2 et l'amplificateur 3. Dans ce premier cas, seul le signal de source d'émission SSE comporte la modulation de fréquence qui est 5 produite par le modulateur 4. Dans le dispositif alternatif 100 de la figure 1 b, le modulateur 4 est disposé pour recevoir en entrée l'onde optique OL qui est produite par l'oscillateur laser 1, et pour transmettre en sortie cette onde optique modulée au séparateur optique 2. Autrement dit, le modulateur 4 est situé entre le 10 l'oscillateur laser 1 et le séparateur 2. Dans ce second cas, le signal de source d'émission SSE et le signal de référence SRef sont modulés d'une façon identique. Les deux dispositifs 100 des figures 1 a et 1 b sont équivalents vis-à-vis de l'invention, si bien que toutes les mises en oeuvre de l'invention qui sont 15 décrites dans la suite peuvent utiliser indifféremment l'un ou l'autre de ces dispositifs. Le modulateur 4 produit la modulation temporelle du signal de source d'émission SSE qui est illustrée par la figure 2a. Cette modulation génère deux composantes à l'intérieur du signal SSE, qui sont appelées composantes 20 d'onde optique et notées respectivement SSE1 et SSE2. Chacune de ces composantes est elle-même modulée en fréquence à l'intérieur de périodes temporelles successives. Dans le diagramme de la figure 2a, l'axe des abscisses repère le temps t, et l'axe des ordonnées repère la fréquence instantanée f de chaque composante. La fréquence de la première composante 25 SSE1 croît continûment à l'intérieur de chaque période temporelle Wl, et la fréquence de la seconde composante SSE2 décroît continûment à l'intérieur de chaque période temporelle W2. De façon générale pour l'invention, il n'est pas nécessaire que les périodes Wl et W2 aient des durées qui soient identiques ou soient synchrones. De même, les variations de la fréquence de chaque 30 composante SSE1 ou SSE2 peuvent être quelconques dans chaque période, à condition que la fréquence soit croissante pour la première composante SSE1 et décroissante pour la seconde composante SSE2. Les variations de la 2965064 -12- fréquence de la composante SSE1 à l'intérieur de chaque période W1 sont alors appelées segments de croissance continue et notés Afmod 1, et celles de la composante SSE2 à l'intérieur de chaque période W2 segments de décroissance continue et notés Afmod 2. Du fait de ces sens de variations 5 différents, les variations de la fréquence de la composante SSE1 sont toujours différentes de celles de la fréquence de la composante SSE2, entre deux instants qui appartiennent à la fois à une même période W1 et à une même période W2. Pour une raison qui sera expliquée plus loin, les variations de 10 fréquence de la composante SSE1 peuvent avantageusement démarrer à partir d'une première fréquence f01 au début de chaque période W1, et celles de la composante SSE2 à partir d'une seconde fréquence f02 au début de chaque période W2, f01 étant supérieure à f02 d'un écart fixé Afo : foi - f02 = Afo. La figure 2b correspond à la figure 2a pour un mode préféré de mise 15 en oeuvre de l'invention. Dans ce mode de mise en oeuvre, les deux composantes SSE1 et SSE2 ont des variations de fréquence respectives qui sont opposées, synchrones et linéaires à l'intérieur de périodes de temps communes W. Autrement dit, la fréquence de la composante SSE1 varie selon des rampes croissantes rectilignes, ou linéaires, avec une pente positive qui 20 est notée Kmod, et la fréquence de la composante SSE2 varie simultanément selon des rampes décroissantes rectilignes de pente -Kmod. A titre d'exemple, la période W peut être de l'ordre de quelques millisecondes lorsque le modulateur 4 est de type électro-optique. L'écart de fréquence optique Af0 peut être de l'ordre de 1 GHz (gigahertz). 25 Pour réaliser de telles modulations du signal de source d'émission SSE, qui soient conformes à la figure 2a ou 2b, le modulateur de fréquence 4 peut être réalisé en utilisant un modulateur d'intensité ou un modulateur de phase. La figure 3a illustre une réalisation du modulateur de fréquence 4 à 30 partir d'un modulateur d'intensité électro-optique. Un tel modulateur d'intensité peut comprendre deux cellules de Pockels 41 et 42 qui sont connectées optiquement en parallèle, de façon à recevoir chacune environ la moitié de 2965064 -13- l'intensité du signal de source d'émission SSE dans le cas d'un dispositif 100 qui est conforme à la figure 1 a, ou la moitié environ de l'intensité de l'onde optique OL dans le cas d'un dispositif 100 qui est conforme à la figure 1 b. De façon connue, une cellule de Pockels produit un champ électrique variable à 5 l'intérieur d'un matériau actif qui est adapté pour modifier la phase d'une onde optique en fonction du champ électrique. Les cellules de Pockels 41 et 42 peuvent être à base de niobate de lithium et sont de préférence identiques. Le modulateur 4 comprend en outre un générateur électrique de signal de modulation 43, qui est connecté à des entrées de commande respectives des 10 deux cellules de Pockels 41 et 42. En outre, les deux cellules 41 et 42 sont orientées de façon que le même signal de modulation qui est produit par le générateur 43 génère des déphasages optiques qui sont opposés entre les deux cellules, à chaque instant d'un fonctionnement du dispositif 100. Par ailleurs, un générateur additionnel de tension continue 44 peut être inséré entre 15 la sortie du générateur 43 et l'une des deux cellules de Pockels, par exemple la cellule 42. Le générateur 43 est commandé par l'unité 40 pour produire une tension sinusoïdale de modulation Vmod dont la phase varie quadratiquement en fonction du temps selon la relation : Vmod = R . V1 rad . cos(îrK.t2) (4) 20 en repartant de 0 à chaque début de période W. R est le rapport entre l'amplitude de la tension de modulation et la tension électrique V1 rad qui est nécessaire pour qu'une cellule de Pockels change de 1 radian la phase de la partie d'onde optique qui la traverse. D'une façon superposée au déphasage variable d'onde optique qui est produit par le générateur 43, le générateur 44 25 produit un déphasage supplémentaire constant a, entre les ondes qui traversent respectivement les deux cellules 41 et 42. De façon connue, le développement en série de Bessel du champ total de l'onde optique à la sortie S du modulateur 4, après la superposition des parties d'onde qui ont traversé respectivement les cellules 41 et 42, montre que l'onde optique résultante 30 possède la forme à deux composantes de la figure 2b, pour le couple de valeurs a = 0 et R = 2,4048 avec la pente Kmod = 2 x K, ou pour le couple de valeurs a = rr et R = 1,8412 avec la pente Kmod = K. Dans la pratique, le second de ces couples de valeurs pour a et 13 est préféré, car la modulation de l'onde 2965064 -14- optique qui est obtenue est alors moins sensible à des fluctuations de paramètres du modulateur. L'Homme du métier sait en outre comment modifier la relation (4) de la tension de modulation pour introduire l'écart Afo entre les valeurs de départ des 5 rampes respectives de modulation de fréquence des deux composantes SSE1 et SSE2. Les inventeurs signalent toutefois qu'il est préférable que l'écart entre les fréquences respectives des deux composantes SSE1 et SSE2 soit supérieur à l'inverse d'un temps de réaction de l'amplificateur 3. De cette façon, 10 l'amplification du signal de source d'émission ne génère pas de distorsion du signal d'émission SE. La figure 3b illustre une réalisation du modulateur de fréquence 4 à partir d'un modulateur de phase électro-optique. Un tel modulateur de phase est adapté pour produire une modulation de fréquence d'une onde optique 15 conformément à un signal de commande qui est périodique à deux états. Il peut comprendre une cellule de Pockels 45 qui est connectée pour recevoir en entrée le signal de source d'émission SSE (figure la) ou l'onde optique OL (figure 1 b). Le modulateur 4 comprend alors un générateur électrique de signal de modulation 46 qui est connecté à une entrée de commande de la cellule 45. 20 Lorsque le générateur 46 est commandé par l'unité 40 pour produire le signal de commande périodique à deux états, correspondant respectivement aux valeurs de tension électrique Vu/2 et V_n,2, et avec une fréquence de commutation qui varie elle-même linéairement en fonction du temps, l'onde optique modulée possède encore la forme à deux composantes de la figure 2b. 25 Dans ce signal de commande, les valeurs Vu/2 et V_n,2 sont sélectionnées pour que la cellule de Pockels 45 produise des variations égales à 7/2 et -7/2, respectivement, de la phase de l'onde optique qui la traverse. Lorsque le signal de source d'émission SSE est constitué des deux composantes SSE1 et SSE2, le signal de détection hétérodyne SRF, qui est 30 transmis par l'unité de détection 11 aux moyens d'analyse 20, comprend des termes de superposition de chaque composante rétrodiffusée avec le signal de référence SRef utilisé. Ces termes présentent une fréquence de battement qui 2965064 -15- est égale à la différence entre les fréquences des ondes optiques qui sont superposées. Ainsi, pour un dispositif 100 qui est conforme à la figure 1 a, c'est-à-dire lorsque l'onde de référence SRef n'est pas elle-même modulée, la fréquence de celle-ci est fo, et les fréquences des deux composantes d'onde 5 optique SSE1 et SSE2 rétrodiffusées par la cible T sont : f1 = fo + Afmod 1(t - 2'D/C) + AfDoppler (5a) f2 = fo + Afmod 2(t - 2.D/C) + AfDoppler (5b) où Afmod 1 et Afmod 2 sont les deux fonctions de modulation continues, croissante et décroissante par segments respectivement pour les composantes d'onde 10 optique SSE1 et SSE2. La première fréquence de battement mesurée pour la composante SSE1 est alors : ~f1 = f1 - fo = foi - fo + Afmod 1(t - 2'D/C) + AfDoppler (6a) et la seconde fréquence de battement, qui est mesurée pour la composante SSE2, est : 15 Af2 = f2 - fo = fol - fo + Afmod 2(t - 2.D/C) + AfDoppler (6b) Grâce au procédé de l'invention, les valeurs de la distance d'éloignement D de la cible T et du décalage Doppler AfDoppler sont rigoureusement les mêmes dans les deux relations (6a) et (6b), puisque ces valeurs se rapportent à des signaux de détection qui sont simultanés. 20 Lors d'une combinaison par les moyens d'analyse 20 des deux battements de détection hétérodyne qui ont les fréquences données par les relations (6a) et (6b), les fréquences suivantes apparaissent par soustraction et par addition, en supposant que fo est égale à la moyenne de foi et fol : Afi - Af2 = ~fo + [Afmod 1 - Afmod 2](t - 2.D/C) (7a) 25 Afi + Af2 = [Afmod 1 + Afmod 2](t - 2.D/C) + 2.AfDoppler (7b) Les composantes de signal qui ont respectivement la fréquence ~f1 - Af2 et la fréquence Afi + Af2 peuvent facilement être séparées par filtrage fréquentiel, grâce à la présence du terme Afo dans la relation (7a). Dans ce cas de la figure 1 a, avec la fonction composite 30 [Afmod 1 - Afmod 2] qui n'est pas nécessairement linéaire mais qui est néanmoins 2965064 -16- connue, l'Homme du métier sait déduire de la relation (7a) une mesure de la distance d'éloignement D. En effet, il est possible notamment de comprimer temporellement la composante du signal de combinaison qui correspond à la soustraction des fréquences de battement Af1 et Af2, en utilisant la technique 5 bien connue de la compression d'impulsions. Une telle compression d'impulsions est réalisée usuellement en utilisant un filtre adapté, c'est-à-dire en filtrant la composante du signal qui correspond à la fréquence Af1 - At avec une réplique renversée temporellement de cette même composante. La réplique renversée temporellement possède une fréquence instantanée qui est 10 égale à [Afmod 1 - Afmod2](4). Ce type de filtrage remet en phase les composantes spectrales du signal en entrée de filtre, si bien que la réponse temporelle du signal en sortie de filtre est comprimée jusqu'à atteindre la limite de Fourrier. Ainsi, la cible T apparaît alors dans le signal filtré comme si le signal d'émission LIDAR avait été produit par un laser à fonctionnement par 15 impulsions, dont la durée des impulsions est égale à l'inverse de l'excursion en fréquence de la fonction composite [Afmod 1 - Afmod 2]. La réponse temporelle ainsi comprimée permet, en mesurant le retard de propagation, d'obtenir une valeur pour la distance d'éloignement D de la cible T. Pour un dispositif 100 qui est conforme à la figure 1 b, l'onde de 20 référence SRef comporte elle-même les deux composantes SSE1 et SSE2. Dans ce cas, la première fréquence de battement résulte de la superposition de la composante SSE1 telle qu'émise avec la même composante SSE1 rétrodiffusée par la cible T puis reçue par la tête optique 12. Cette première fréquence de battement est alors : 25 ~f1 = Afmod 1(t - 2'D/C) - Afmod 1(t) + AfDoppler (6a') De même, la seconde fréquence de battement résulte de la superposition de la composante SSE2 telle qu'émise avec la même composante SSE2 rétrodiffusée par la cible T puis reçue par la tête optique 12 : Af2 = Afmod 2(t - 2.D/C) - Afmod 2(t) + AfDoppler (6b') 30 Comme précédemment, les valeurs de la distance d'éloignement D et du décalage Doppler AfDoppler qui interviennent dans la relation (6a') sont rigoureusement égales à celles qui interviennent dans la relation (6b'), puisque 2965064 -17- ces valeurs se rapportent à des instants de détection qui sont identiques pour les deux composantes d'onde optique SSE1 et SSE2, grâce à l'invention. Des termes additionnels apparaissent en outre dans le signal de détection hétérodyne SRF pour ce second cas conforme à la figure 1 b, qui 5 correspondent à la superposition de la composante SSE1 telle qu'émise par la tête optique 12 avec la composante SSE2 telle que rétrodiffusée puis reçue, ainsi qu'à la superposition de la composante SSE2 telle qu'émise par la tête optique 12 avec la composante SSE1 telle que rétrodiffusée puis reçue. Mais ces termes ont une fréquence de battement qui est proche de Afo, et sont 10 éliminés par filtrage fréquentiel. Les relations (7a) et (7b) deviennent alors dans le cas de la figure 1 b : ~f1 - Af2 = [Afmod 1 - Afmod 2](t - 2.D/C) - [Afmod 1 - Afmod 2](t) (7a') ~f1 + Af2 = [Afmod 1 + Afmod 2](t - 2.D/C) - [Afmod 1 + Afmod 2](t) + 2.AfDoppler (7b') Lorsque les deux fonctions de modulation Afmod 1 et Afmod 2 sont 15 linéaires, le résultat de l'opération de soustraction des fréquences de battement selon la relation (7a') est une fonction linéaire de la distance d'éloignement D. Il fournit donc directement une mesure de la distance D. De façon générale, étant donné que les fonctions de modulation Afmod 1 et Afmod 2 sont respectivement croissante et décroissante, leur différence dans 20 les relations (7a) et (7a') n'est jamais constamment nulle. Selon un perfectionnement de l'invention, le résultat de l'opération d'addition des fréquences de battement selon la relation (7b) ou (7b') fournit une mesure du décalage fréquentiel par effet Doppler AfDopp,er. Par exemple, lorsque les deux fonctions de modulation Afmod 1 et Afmod 2 sont opposées, le 25 résultat de l'opération d'addition des fréquences de battement selon la relation (7b) ou (7b') est directement égal au double du décalage fréquentiel par effet Doppler AfDopp,er. Une analyse de ce décalage, effectuée d'une des façons connues de l'Homme du métier, fournit alors une mesure de la vitesse d'éloignement V de la cible T. 30 Il est entendu que l'invention peut être reproduite en modifiant des aspects de mise en oeuvre par rapport à la description détaillée donnée ci- 2965064 -18- dessus, tout en conservant certains au moins des avantages qui ont été mentionnés. En particulier, le modulateur d'onde optique de type électrooptique peut être remplacé par un modulateur de type acousto-optique. De façon connue, un tel modulateur acousto-optique peut être constitué d'un 5 réseau d'indice de réfraction dont les caractéristiques sont variées en utilisant une commande d'élément piézoélectrique. REVENDICATIONS1. Procédé de mesure télémétrique utilisant un dispositif de type LIDAR à détection hétérodyne (100), dans lequel un signal d'émission d'onde optique (SE) est produit en direction d'une cible (T) à partir d'une tête optique (12) dudit dispositif, et un signal rétrodiffusé (R) provenant de la cible est recueilli par ladite tête optique, puis détecté par détection hétérodyne de façon à produire un signal de détection hétérodyne (SRF), ledit procédé comprenant les étapes suivantes : /1/ produire une modulation de fréquence de l'onde optique dans le signal d'émission (SE), ladite modulation comprenant des segments de croissance continue et des segments de décroissance continue de la fréquence ; /2/ soustraire l'une à l'autre deux fréquences de battement du signal de détection hétérodyne (SRF) obtenues respectivement pour ledit segment de croissance et ledit segment de décroissance ; et /3/ déduire une valeur d'une distance d'éloignement (D) de la cible, à partir d'un résultat de la soustraction des fréquences de battement, le procédé étant caractérisé en ce que l'étape /1/ est exécutée de sorte que le signal d'émission (SE) possède simultanément deux composantes d'onde optique, une première des dites composantes d'onde optique (SSE1) étant modulée en fréquence selon les segments de croissance continue en même temps qu'une seconde desdites composantes d'onde optique (SSE2) est modulée en fréquence selon les segments de décroissance continue, et l'étape /2/ est exécutée en soustrayant une première fréquence de battement obtenue pour la première composante d'onde optique (SSE1) à l'intérieur du signal de détection hétérodyne (SRF), à une seconde fréquence de battement obtenue pour la seconde composante d'onde optique (SSE2) à l'intérieur dudit signal de détection hétérodyne (SRF), lesdites première et seconde fréquences de battement étant relatives à un même instant de détection du signal rétrodiffusé (R). 2965064 - 20 - 2. Procédé selon la revendication 1, suivant lequel les variations de fréquence dans les segments de croissance continue pour la première composante d'onde optique (SSE1) du signal d'émission (SE) sont opposées aux variations de fréquence dans les segments de décroissance continue pour 5 la seconde composante d'onde optique (SSE2) dudit signal d'émission. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, suivant lequel les segments de croissance continue de la fréquence et les segments de décroissance continue de la fréquence, respectivement pour la première (SSE1) et la seconde (SSE2) composante d'onde optique du signal d'émission (SE), sont 10 des rampes linéaires de pentes constantes. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, suivant lequel les segments de croissance continue de la fréquence et les segments de décroissance continue de la fréquence, respectivement pour la première (SSE1) et la seconde (SSE2) composante d'onde optique du signal d'émission 15 (SE), sont synchrones à chaque instant d'un fonctionnement du dispositif. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, suivant lequel la fréquence modulée de la première composante d'onde optique (SSE1) est obtenue à l'étape /1/ en appliquant les segments de croissance continue à partir d'une première fréquence optique initiale (fol), et la fréquence modulée 20 de la seconde composante d'onde optique (SSE2) est obtenue en appliquant les segments de décroissance continue à partir d'une seconde fréquence optique initiale (f02), ladite première fréquence optique initiale étant supérieure à ladite seconde fréquence optique initiale avec un écart fixé (Afo). 6. Dispositif de type LIDAR à détection hétérodyne (100) adapté pour 25 effectuer des mesures télémétriques, et comprenant : - un oscillateur laser (1), adapté pour produire une onde optique (OL) ; - un séparateur optique (2), disposé pour diviser l'onde optique en un signal de source d'émission (SSE) et un signal de référence (SRef) - un amplificateur optique (3), adapté pour produire un signal d'émission 30 (SE) à partir du signal de source d'émission ; 2965064 - 21 - - une tête optique (12), adaptée pour transmettre le signal d'émission en direction d'une cible (T) et pour recevoir un signal rétrodiffusé (R) provenant de la cible ; - une unité de mélange-détection (11), adaptée pour transmettre le signal 5 d'émission à la tête optique, et pour produire un signal de détection hétérodyne (SRF) à partir du signal rétrodiffusé reçu par ladite tête optique et du signal de référence ; et - des moyens d'analyse (20) du signal de détection hétérodyne, adaptés pour réaliser un traitement spectral dudit signal de détection 10 hétérodyne, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - un modulateur (4) disposé pour moduler en fréquence au moins le signal de source d'émission (SSE) ; et - une unité de commande (40), reliée à une entrée de commande du 15 modulateur, et adaptée pour commander un fonctionnement dudit modulateur pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes ; et les moyens d'analyse (20) étant adaptés pour fournir un résultat de la soustraction de la première fréquence de battement obtenue pour la première 20 composante d'onde optique (SSE1) à l'intérieur du signal de détection hétérodyne (SRF), à la seconde fréquence de battement obtenue pour la seconde composante d'onde optique (SSE2) à l'intérieur dudit signal de détection hétérodyne (SRF), lesdites première et seconde fréquences de battement étant relatives à un même instant de détection du signal rétrodiffusé 25 (R), et pour déduire la valeur de la distance d'éloignement (D) de la cible (T) à partir du résultat de la soustraction des deux fréquences de battement. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel les moyens d'analyse (20) sont adaptés pour combiner une première partie du signal de détection hétérodyne (SRF) ayant la première fréquence de battement et correspondant à 30 la première composante d'onde optique (SSE1) du signal d'émission (SE), avec une seconde partie dudit signal de détection hétérodyne (SRF) ayant la seconde 2965064 - 22 - fréquence de battement et correspondant à la seconde composante d'onde optique (SSE2) dudit signal d'émission (SE), et pour mesurer une différence entre les première et seconde fréquences de battement en tant que fréquence d'un signal résultant de la combinaison. 5 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le modulateur (4) est un modulateur d'intensité électro-optique. 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le modulateur d'intensité électro-optique comprend deux cellules de Pockels (41, 42) connectées optiquement en parallèle, et un générateur électrique de signal de 10 modulation (43) connecté à des entrées de commande respectives des deux cellules de Pockels, et adapté pour produire une tension sinusoïdale de modulation (Vmod) dont une phase varie quadratiquement en fonction du temps, les dites deux cellules de Pockels étant orientées de façon que le même signal de modulation génère des déphasages optiques qui sont opposés entre les 15 deux cellules, à chaque instant d'un fonctionnement du dispositif (100). 10. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le modulateur (4) est un modulateur de phase électro-optique, adapté pour produire une modulation de fréquence d'une onde optique conformément à un signal de commande périodique à deux états. 20 11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel le modulateur de phase électro-optique comprend une cellule de Pockels (45) et un générateur électrique de signal de modulation (46), ledit générateur électrique de signal de modulation étant connecté à une entrée de commande de la cellule de Pockels et adapté pour produire le signal de commande périodique à deux états avec 25 une fréquence de commutation qui varie elle-même linéairement en fonction du temps. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, dans lequel le modulateur (4) est disposé pour recevoir en entrée le signal de source d'émission (SSE) produit par le séparateur optique (2), et pour transmettre en 30 sortie ledit signal de source d'émission modulé à l'amplificateur optique (3). 2965064 - 23 - 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, dans lequel le modulateur (4) est disposé pour recevoir en entrée l'onde optique (OL) produite par l'oscillateur laser (1), et pour transmettre en sortie ladite onde optique modulée au séparateur optique (2), de sorte que le signal de source 5 d'émission (SSE) et le signal de référence (SRef) sont modulés d'une façon identique. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 13, dans lequel les moyens d'analyse (20) sont en outre adaptés pour additionner la première fréquence de battement obtenue pour la première composante 10 d'onde optique (SSE1) à l'intérieur du signal de détection hétérodyne (SRF), à la seconde fréquence de battement obtenue pour la seconde composante d'onde optique (SSE2) à l'intérieur dudit signal de détection hétérodyne (SRF), lesdites première et seconde fréquences de battement étant relatives à un même instant de détection du signal rétrodiffusé (R), et pour effectuer une analyse 15 d'effet Doppler de façon à déduire une valeur d'une vitesse de déplacement (V) de la cible (T), à partir d'un résultat de l'addition des première et seconde fréquences de battement.