FR 2729748 A2 19960726 FR 8304288 A 19830316 Dispositif laser pour guider un missile sur une cible La présente invention concerne un dispositif laser pour guider un missile sur une cible, le missile étant lancé vers la cible et colportant des moyens de pilotage pour modifier la direction de son déplacesent. Ce dispositif laser a fait l'objet d'une demande de brevet principal déposée le 20 Avril 1982 sous le numéro 82 06 749. Selon la revendication 1 de la demande de brevet principal, ce dispositif laser comprend - un poste de guidage comportant . un système de pointage automatique du missile, comprenant + un générateur d'un faisceau laser, muni de moyens d'orientation du faisceau vers le missile, celui-ci renvoyant en sens inverse une partie de l'énergie laser qu'il reçoit, + un système écartométrique muni d'un récepteur électro-optique disposé pour recevoir ladite partie d'énergie renvoyée, le récepteur étant apte à délivrer en réponse un signal d'écartométrie représentatif de ltécart angulaire entre la position du missile et l'axe du faisceau + et un circuit d'asservissement apte a commander les moyens d'orientation du faisceau de façon à réduire l'écart angulaire, . une lunette de visée, orientable vers la cible, . des moyens de mesure angulaire pour délivrer des informations de la position angulaire du missile déterminée par lesdits moyens d'orientation, ces informations étant rapportées à l'orientation de la lunette, . un télémètre solidaire de la lunette de visée, pour mesurer la distance de la cible, . un modulateur de l'énergie du faisceau pour obtenir une suite d'Iinul- sions, . un circuit de télémétrie relié au modulateur et à une sortie du récepteur électro-optique, pour mesurer l'intervalle de temps compris entre l'émission d'une impulsion laser et son retour sur le récepteur après renvoi par le missile, cet intervalle de temps étant représentatif de la distance du missile, . un calculateur recevant les informations de la distance du missile et de la cible, et de la position angulaire du missile, ce calculateur étant capable d'une part de déterminer à partir de ces informations une trajec toire du missile vers la cible et d'autre part d'élaborer des signaux de pilotage aptes à commander lesdits moyens de pilotage de façon à guider le missile sur ladite trajectoire, et un circuit de commande du modulateur relié au calculateur et au modulateur pour moduler ladite suite d'impulsions laser suivant lesdits signaux de pilotage, - et un circuit de réception du faisceau laser, disposé à bord du missile, et relié auxdits moyens de pilotage, ce circuit étant capable de capter ladite suite d'impulsions laser modulée et de délivrer en réponse lesdits signaux de pilotage. Un tel dispositif laser peut comporter un système rétroréflecteur installé à l'arrière du missile pour renvoyer en sens inverse ladite partie de l'énergie laser qu'il reçoit. La présente invention a pour but d'apporter un perfectionnement au dispositif laser selon la demande de brevet principal, afin d'améliorer la précision de guidage. Elle a pour objet un dispositif laser pour guider un fissile sur une cible, du type de celui spécifié dans la revendication 1 de la demande de brevet principal, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - un système récepteur infrarouge disposé à l'avant du missile pour capter un rayonnement infrarouge provenant de la cible et délivrer en retour des signaux électriques de sortie, - un circuit de commutation disposé à bord du missile et branché en série entre le circuit de réception et les moyens de pilotage, - un circuit à seuil disposé à bord du missile, l'entrée de ce circuit étant reliée à la sortie du système récepteur infrarouge, ce circuit à seuil étant capable, lorsque le niveau des signaux qu'il reçoit sur son entrée est supérieur à un seuil prédéterminé, de délivrer un signal de commutation sur une première de ses sorties reliée au circuit de coiiuta- tion et de transmettre sur sa deuxième sortie les signaux qu'il reçoit sur son entrée, le signal de commutation commandant la coupure de la liaison électrique entre le circuit de réception du faisceau laser et les moyens de pilotage, le circuit à seuil ne délivrant aucun signal sur les première et deuxième sorties lorsque le niveau des signaux qu'il reçoit sur son entrée est inférieur audit seuil prédéterminé, la liaison élec trique entre le circuit de réception du faisceau laser et les movens de pilotage étant alors maintenue, - et un circuit de traitement disposé à bord du missile;; entrée et la sortie de ce circuit étant respectivement connectées à la deuxième sortie du circuit à seuil et auxdits moyens de pilotage, ce circuit de traitement étant capable, lorsqu'il reçoit des signaux sur son entree, d'élaborer à partir de ces signaux des ordres de pilotage et de les transmettre auxdits moyens de pilotage afin de diriger le missile sur la cible. Plusieurs formes particulières d'exécution de l'objet de la présente invention sont décrites ci-dessous, a titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif selon 1'invention - et la figure 2 est un schéma montrant comment peut être réalisé un système de mesure angulaire faisant partie du dispositif illustré par la figure 1. Sur la figure 1, est représenté un émetteur laser 1 a gaz carbonique émettant un faisceau 2 de rayonnement infrarouge de longueur d'onde 10,6 microns. Le faisceau 2 traverse un modulateur 30 relié a un circuit de commande 29, puis est reçu sur un miroir 3 monté en rotation, en site et en gisement, autour d'une rotule 4 fixée sur un support 23, la rotation du miroir 3 étant entrainée par des moteurs électriques tels que 5. Le miroir 3 réfléchit le faisceau 2 suivant un faisceau 6 illumi- nant un missile 7. Ce dernier est, de préférence, équipé à l'arrière de rétro-réflecteurs tels que 8 de façon à renvoyer en sens inverse un faisceau 9 de rayonnement laser vers le miroir 3. Le faisceau 9 est réfléchi par le miroir 3 suivant un faisceau 10, réfléchi lui-même par un miroir de renvoi 11 suivant un faisceau 12 vers un système de réception écartométrique 13. Le système 13 comporte une lentille 14 pour concentrer le faisceau 12 sur la surface sensible d'un récepteur photoélectrique à quatre quadrants 15. Le miroir 3 est un miroir adaptatif dont la surface réfléchissante 15 est déformable sous l'action d'une pluralité de trans ducteurs piézoélectriques tels que 17. Chaque transducteur 17 colporte deux électrodes qui sont reliées à un circuit électrique de polarisation 18 par des connexions telles que 19. Un circuit d'asservissement 20 est relié aux moteurs tels que 5. Un circuit de télémétrie 21 est relié au circuit 29 et à une sortie électrique 37 du récepteur 15. Une lunette de visée 22 orientable est montée sur un socle 24 autour d'une rotule 25. Sur la lunette 22 est fixé un télémètre 26, par exemple du type à laser, dont l'axe d'émission 50 est parallèle à l'axe optique 34 de la lunette 22. Un système de mesure angulaire 27 détermine l'orientation du miroir 3 par rapport à celle de la lunette 22. Un calculateur 28 comporte cinq entrées 39, 60, 38, 41, 40 reliées respectivement au circuit 21, à la sortie 37 du récepteur 15, à une autre sortie 36 du récepteur 15, au système 27 et au télémètre 26. Le calculateur 28 comporte trois sorties 61, 62 et 63 reliées respectivement au circuit 18, au circuit 20 et au circuit 29. Le missile 7 est équipé d'un circuit de réception comprenant un détecteur photoélectrique 31 disposé à l'arrière du missile, la sortie électrique du détecteur 31 étant connectée à un circuit de traitement 32. La sortie du circuit 32 est reliée à travers un circuit de commutation 51, à une entrée 58 d'un organe de pilotage 33 capable de provoquer une modification de la direction du missile. Une autre entrée 59 de l'organe 33 est reliée à la sortie d'un autre circuit de traitement 52. L'entrée du circuit 52 est reliée à la sortie électrique d'un détecteur photoélectrique infrarouge 53 disposé à l'avant du missile 7, à travers un circuit à seuil 54, ce dernier étant connecté au circuit 51. Comme indiqué sur la figure 1, les éléments référencés de 1 à 5 et de 10 à 30 sont rassemblés dans un poste de guidage 35 qui peut être situé à terre ou sur un véhicule militaire. Le missile 7 est lancé à partir d'une base vers une cible mobile à détruire telle qu'un char adverse non visible sur la figure. Le faisceau laser d'émission 6 est orienté vers le missile 7 à l'aide d'un dispositif d'acquisition non représenté. Le faisceau 9 renvoyé par les rétroréflecteurs 8 fixés sur le mis- sile est, après réflexion sur le miroir mobile 3 et le miroir fixe 11, concentré par la lentille 14 sur le récepteur 15 à quatre quadrants. Sur la sortie électrique 37 du récepteur 15 est délivré un signal représentatif de l'intensité du rayonnement laser renvoyé par le missile. Sur la sortie écartométrique 36 du récepteur 15 est délivré un signal représentatif de l'écart angulaire entre la position du missile et l'axe du faisceau laser. Le signal écartométrique est envoyé au calculateur 28 qui peut ainsi calculer la direction du missile compte tenu de l'orientation du miroir 3 et délivrer l'information correspondante au circuit 20. Celui-ci commande, par l'intermédiaire des moteurs 5, la rotation du miroir 3 autour de la rotule 4 de façon à diminuer l'écart angulaire. On réalise ainsi un pointage automatique du missile 7. Par ailleurs, la sortie électrique 37 est reliée à l'entrée 60 du calculateur 28 qui élabore des ordres pour polariser les électrodes des transducteurs 17 du miroir adaptatif 3. il en résulte une déformation de la surface réfléchissante 16 du miroir 3, cette déformation tendant à augmenter la concentration du faisceau laser 6 sur le missile 7. On augmente ainsi l'amplitude du signal électrique délivré sur la sortie 36 du récepteur 15. L'opérateur vise la cible au moyen de la lunette orientable 22 et met en marche le télémètre 26 qui délivre, aux moments désirés et à intervalles de temps réguliers, l'information de la distance de la cible. Le système de mesure 27 délivre à sa sortie deux informations définissant la position angulaire du missile par rapport à un trièdre de référence lié à la lunette orientable 92. Le modulateur 30 module l'énergie du faisceau 2 délivré par l'émetteur laser 1 suivant une suite d'impulsions. Ces impulsions sont renvoyées par le missile et captées par le récepteur 15 qui délivre un signal de retour sur sa sortie 37 reliée au circuit 21. Celui-ci possède une horloge pour mesurer l'intervalle de temps qui s'écoule entre l'émission d'une impulsion laser vers le missile et sa réception sur le récepteur 15. Le circuit de télémétrie délivre donc à sa sortie l'intor- mation de la distance du missile. Le calculateur 28 reçoit sur ses entrées 39 et 40 les inforntions des distances respectives du poste 35 au missile et a la cible, et sur son entrée 41, les informations définissant la position angulaire du missile. Le calculateur 28 a donc tous les éléments pour résoudre le triangle formé par les points qui correspondent respectivement au poste 35, au missile 7 et à la cible. Ce calculateur est capable de déterminer une trajectoire du missile, partant de sa position actuelle et aboutissant à la cible. De préférence, cette trajectoire est déterminée de façon que le faisceau laser reste au dessus de la cible, puis revienne vers celle-ci seulement à la fin du parcours. De cette manière, le poste de guidage est difficilement détectable par l'adversaire. Le calculateur 28 est capable en outre d'élaborer des signaux de pilotage capables de commander le réglage des organes 33 du missile 7, de façon à guider le missile sur la trajectoire détersinée. Ces signaux de pilotage sont transmis au circuit de commande 29 du modulateur 30, ce circuit 29 étant capable de provoquer une modulation, suivant ces signaux de pilotage, de la suite d'impulsions laser délivrées par l'émetteur 1. A titre d'exemr > le, cette modulation de la suite d'impulsions peut être une modulation "en position", c'est-a-dire une modulation qui consiste à décaler l'instant d'émission des impulsions successives. Le récepteur 31 du missile capte cette suite d'impulsions modulée et le circuit de traitement 32 délivre à sa sortie les signaux de pilotage qui sont transmis à l'organes 33, tant que le circuit de commuta- tion 51 est conducteur. Bien entendu, les opérations que nous venons de décrire sont répétées chaque fois que l'émetteur laser émet une suite d'impulsions, de façon à guider progressivement le missile vers la cible. Lorsque le missile arrive à proximité de la cible, le détecteur photoélectrique infrarouge 53 capte le rayonnement thermique 57 de la cible. Ce rayonnementpeut être le rayonnement propre de la cible, provenant par exemple de son moteur en fonctionnement. Dans le cas où la cible n'émet pas de rayonnement thermique, le télémètre laser 26 du poste de guidage, qui émet une suite d'impulsions concentrées de forte puissance, illumine des portions de la surface de la cible. Ces portions formant des zones chaudes sur cette surface, provoquant ainsi un rayonnement thermique capté par le détecteur 53. Lorsque le niveau des signaux électriques délivrés par le détecteur 53 est inférieur à un seuil prédéterminé, le circuit a seuil 54 ne délivre aucun signal sur ses deux sorties 55 et 56. Le circuit de commutation 51 ne reçoit alors aucun signal provenant du circuit 54 et maintient une liaison électrique normale entre le circuit 32 et l'organe 33. D'autre part aucun signal électrique n'arrive sur l'entrée 59 de l'organe 33. Le guidage qui vient d'être décrit, dans lequel l'organe 33 est commandé par les signaux de pilotage provenant du détecteur 31, est donc maintenu. Lorsque la distance entre le missile et la cible est w ffisa ent faible, le niveau des signaux électriques délivrés par le détecteur 53 devient supérieur au seuil prédéterminé auquel est réglé le circuit 54. Ce dernier délivre alors sur sa sortie 55, reliée au circuit de coiiuta- tion 51, un signal de commutation qui commande la coupure de la liaison électrique entre le circuit 32 et l'organe 33. D'autre part le circuit à seuil 54 transmet sur sa sortie 56 les signaux électriques qu'il reçoit sur son entrée. Les signaux électriques délivrés par le détecteur 53 sont représentatifs de l'écart angulaire entre le missile et la cible. Le circuit de traitement 52 qui reçoit ces signaux élabore, de manière connue, des signaux de pilotage capables de réduire cet écart. Ces signaux sont transmis à l'organe 33 sur son entrée 59. L'organe 33, commandé alors uniquement par les signaux qu'il reçoit en provenance du détecteur 53, dirige le missile 7 jusqu'au point d'impact avec la cible. Le schéma de la figure 2 montre un iode de réalisation du système de mesure angulaire (repéré en 27 sur la figure 1). Ce système colporte un émetteur laser auxiliaire 42 qui peut être par exemple du type hélix néon. L'émetteur 42 est disposé dans le poste 35, de façon que son faisceau de rayonnement 43 soit dirigé vers la surface réfléchissante 1 du miroir 3 (figure 1), parallèlement au faisceau 2 émis par l'émetteur laser principal 1. Suivant un axe 44 lié à l'axe optique 34 de la lunette 22 (figure 1), sont disposés un objectif 45 et la surface sensible 46 d'une caméra de télévision, cette surface étant disposée dans le plan focal de l'objectif 45. L'axe 44 peut entre, par exemple, parallèle a l'axe 34. Le réglage initial s'effectue en visant une cible étalon punie d'un trièdre rétroréflecteur. On oriente l'axe de la lunette vers cette cible, puis on détermine l'orientation du miroir pour diriger le faisceau délivré par l'émetteur 43 vers la cible et on déplace la surface 46 pour que l'impact du faisceau laser réfléchi par le miroir et concentré par l'objectif 45 soit au point origine 47 de la surface 46. Comme il est visible sur la figure 2, dans cette position 16' (figurée en traits mixtes) de la surface réfléchissante du miroir, le faisceau du laser 42, renvoyé par la surface réfléchissante 16w, est centré sur l'axe 44. La position 16 de la surface réfléchissante du miroir correspond a une rotation d'un angle A de la direction du faisceau laser 6 envoyé vers la cible par l'émetteur 1, par rapport à l'axe de visée de la lunette. Le faisceau laser 43 est réfléchi par la surface 16 suivant un faisceau 49 parallèle au faisceau 6, puis concentré par l'objectif 45 en un point 48 de la surface sensible 46 de la caméra. Soit d la distance 47-48 et r la distance focale de l'objectif 45. On a donc tg A = d f Le dispositif de balayage de la caméra de télévision peraet de mesurer la valeur de wdw et il est facile d'en déduire celle de l'angle A. La détermination de l'abscisse et de l'ordonnée du point d'impact 48, par rapport à deux axes de coordonnées rectangulaires situés dans le plan de la surface 46 et passant par le point origine 47, permet de déterminer l'orientation dans l'espace de la cible. Le dispositif décrit ci-dessus et illustré par les figures 1 et 2 présente l'avantage de posséder une précision de guidage accrue. En effet, lorsque le missile est à grande distance du poste de guidage, a proximité de la cible, le premier type de guidage, qui fonctionne par transmission au missile d'ordres élaborés dans le poste, devient moins précis. Ce premier type de guidage est alors remplacé par un dernieae type plus précis utilisant un système autodirecteur infrarouge installé sur le missile, à faible distance de la cible. La commutation du premier au deuxième type de guidage est automatique. Il est à noter que les récepteurs photoélectriques installés sur le missile peuvent être de performances réduites ; le détecteur 53 fonc- tionnant à courte distance, comme le détecteur 31 illuminé par un faisceau laser concentré, peuvent être constitués par exemple par des détecteurs pyroélectriques ne nécessitant pas de systèmes de refroidissement, donc de faible coût et encombrement. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple En particulier on peut, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer certains moyens techniques par des moyens équivalents. C'est ainsi que l'émetteur laser 1 peut avoir une longueur d'onde d'émission réglable à l'aide d'un réseau monté en rotation, de façon à assurer la meilleure transmission possible du faisceau laser à travers les fumées d'échappement du missile. Le système écartométrique installé dans le poste de guidage peut comporter soit des moyens pour faire vibrer le bord du lobe d'émission laser selon une technique radar connue, soit un système de balayage de la surface du récepteur à a' l'aide d'un miroir mobile. La concentration du faisceau laser sur la cible peut être obtenue soit en employant un miroir adaptatif tel que le miroir 3 illustré par la figure 1, soit en utilisant un ensemble de miroirs et de lentilles mobiles asservis en direction et en focalisation. Enfin la surface sensible de réception du système de mesure angulaire peut être foraée par un réseau de photodiodes. REVENDICATIONS 1/ Dispositif laser pour guider un missile sur une cible, le missile étant lancé vers la cible et comportant des moyens de pilotage pour modifier la direction de son déplacement, dispositif comprenant - un poste de guidage, comportant . un système de pointage automatique du missile, comprenant + un générateur d'un faisceau laser, muni de moyens d'orientation du faisceau vers le missile, celui-ci renvoyant en sens inverse une partie de l'énergie laser qu'il reçoit, + un système écartométrique muni d'un récepteur électro-optique disposé pour recevoir ladite partie d'énergie renvoyée, le récepteur étant apte à délivrer en réponse un signal d'écartométrie représentatif de l'écart angulaire entre la position du missile et l'axe du faisceau + et un circuit d'asservissement apte à commander les moyens d'orientation du faisceau de façon à réduire l'écart angulaire, . une lunette de visée, orientable vers la cible, . des moyens de mesure angulaire pour délivrer des informations de la position angulaire du missile déterminée par lesdits moyens d'orientation, ces informations étant rapportées à l'orientation de la lunette, . un télémètre solidaire de la lunette de visée, pour mesurer la distance de la cible, un modulateur de l'énergie du faisceau pour obtenir une suite d'impulsions, . un circuit de télémétrie relié au modulateur et à une sortie du récepteur électro-optique, pour mesurer l'intervalle de temps cl orins entre l'émission d'une impulsion laser et son retour sur le récepteur après renvoi par le missile, cet intervalle de temps étant représentatif de la distance du missile, . un calculateur recevant les informationsFde la distance du missile et de la cible, et de la position angulaire du missile, ce calculateur étant capable d'une part de déterminer à partir de ces informations une tra.iec- toire du missile vers la cible et d'autre part d'élaborer des signaux de pilotage aptes à commander lesdits moyens de pilotage de façon à guider le missile sur ladite trajectoire, et un circuit de commande du modulateur relié au calculateur et au modulateur pour moduler ladite suite d'impulsions laser suivant lesdits signaux de pilotage, - et un circuit de réception du faisceau laser disposé à bord du missile et relié auxdits moyens de pilotage, ce circuit étant capable de capter ladite suite d'impulsions laser modulée et de délivrer en réponse lesdits signaux de pilotage, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - un système récepteur infrarouge (53) disposé à l'avant du missile (75 pour capter un rayonnement infrarouge (57) provenant de la cible et délivrer en retour des signaux électriques de sortie, - un circuit de commutation (51) disposé à bord du missile et branché en série entre le circuit de réception (71, 321 et les moyens de pilotage (33), - un circuit à seuil (54) disposé à bord du missile, l'entrée de ce circuit étant reliée à la sortie du système récepteur infrarouge (53), ce circuit à seuil étant capable, lorsque le niveau des signaux qu'il reçoit sur son entrée est supérieur à un seuil prédéterminé, de délivrer un signal de commutation sur une première (55) de ses sorties reliée au circuit de commutation (51) et de transmettre sur sa deuxième sortie (56) les signaux qu'il reçoit sur son entrée, le signal de co u- tation commandant la coupure de la liaison électrique entre le circuit de réception (31, 32) du faisceau laser et les moyens de pilotage (33), le circuit à seuil (54) ne délivrant aucun signal sur les première et deuxième sorties (55, 56) lorsque le niveau des signaux qu'il reçoit sur son entrée est inférieur audit seuil prédéterminé, la liaison électrique entre le circuit de réception du faisceau laser et les moyens de pilotage étant alors maintenue, - et un circuit de traitement (52) disposé à bord du missile, l'entrée et la sortie de ce circuit étant respectivement connectées à la deuxième sortie (56) du circuit a seuil (54) et auxdits moyens de pilotage (33), ce circuit de traitement (2) étant capable, lorsqu'il reçoit des signaux sur son entrée d'élaborer à partir de ces signaux des ordres de pilotage et de les transmettre auxdits moyens de pilotage (33) afin de diriger le missile (7) sur la cible. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le télémètre (26) est un télémètre laser à impulsions et que le rayonnement infrarouge provenant de la cible est celui émis par les portions de la surface de la cible illuminées par les impulsions délivrées par le télémètre. 3/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un système rétroréflecteur (8) installé à l'arrière du missile (7) pour renvoyer en sens inverse ladite partie (9) de l'énergie laser. 4/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le générateur comporte un émetteur laser principal (1) et un miroir (3) entrainé en rotation de façon à a' réfléchir vers le missile (7) le rayonnement (2) émis par l'émetteur principal, ce miroir (3) réfléchissant vers le récepteur (15) du système écartosé- trique (13) ladite partie (9) d'énergie laser renvoyée par le missile. 5/ Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le miroir (3) est un miroir à surface réfléchissante (16) déformable sous l'action d'une pluralité de transducteurs (17) piézoélectriques, et qu'il comporte en outre un circuit électrique (18) de polarisation dont les sorties sont connectées respectivement aux électrodes des transducteurs (17). 6/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'émetteur laser principal (1) est du type à gaz carbonique. 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'émetteur laser principal (1) comporte des moyens pour faire varier sa longueur d'onde d'émission. 8/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure angulaire (27) comportent un émetteur laser auxiliaire (42) disposé à Droximité de l'émetteur laser principal (t), l'axe d'émission de l'émetteur laser auxiliaire étant parallèle à celui de l'émetteur laser principal, et un système de réception solidaire de la lunette de visée (22), ce système comprenant, centrés sur un i-e axe (44), une lentille de concentration (45) disposée pour recevoir le faisceau émis par l'émetteur laser auxiliaire et réfléchi par le miroir (3), et la surface sensible (46) d'un photodétecteur placée dans le plan focal de la lentille (45). 9/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le photodétecteur comporte un balayage de sa surface sensible (45). 10/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le photodétecteur (46) comporte un réseau de photodiodes.