FR2691862A1

FR2691862A1 - IFF transponder for aircraft - has base transmitter with surveillance radar sending electromagnetic coded signal to transponder, response being provided by laser reflector

Info

Publication number: FR2691862A1
Application number: FR9206488A
Authority: FR
Inventors: Coutzac Yvan
Original assignee: Intertechnique SA
Current assignee: Safran Aerosystems SAS
Priority date: 1992-05-27
Filing date: 1992-05-27
Publication date: 1993-12-03
Anticipated expiration: 2012-05-27
Also published as: FR2691862B1

Abstract

In the transponder, the base station (10) is coupled to a surveillance radar and transmits (14) coded electromagnetic signals (18) via an antenna (16). The signals are received (30) processed (38) and compared with the stored identification code (34). The correct code activates a laser reflector (22) , by operating a motor (28) to open shutters (24) in front of the reflector. A ground based laser transmitter (20) is synchronised to the interrogation signal, transmitted (21) , reflected off the reflector and received by the detector (23) identifying aircraft position. ADVANTAGE- Directional response gives secure positional response to send transmitter only.

Description

REPONDEUR D'IDENTIFICATION ET DISPOSITIF D'IDENTIFICATION
A DISTANCE COMPORTANT UN TEL REPONDEUR
L'invention concerne de façon générale les dispositifs d'identification comportant un répondeur destiné à être monté sur un mobile et à fournir, en réponse à une interrogation depuis un poste éloigné, une indication permettant d'identifier le mobile, c'est-à-dire de l'affecter à une classe parmi deux (amis et ennemis par exemple) ou davantage, chaque classe pouvant à la limite n'avoir qu'un seul représentant.IDENTIFICATION ANSWERER AND IDENTIFICATION DEVICE
REMOTE HAVING ONE SUCH ANSWERER
The invention generally relates to identification devices comprising an answering device intended to be mounted on a mobile and to provide, in response to a query from a remote station, an indication enabling the mobile to be identified, that is to say to assign it to a class of two (friends and enemies for example) or more, each class may ultimately have only one representative.

Les dispositifs d'identification à distance actuels utilisent en général un même principe. Le poste d'interrogation émet un signal codé à radiofréquence soit de façon omnidirectionnelle, soit vers un mobile qui vient d'être détecté. Le répondeur porté par le mobile capte le code et, s'il le reconnaît, émet de façon omnidirectionnelle un signal radiofréquence codé d'identification qui est capté et décodé par le poste d'interrogation. Current remote identification devices generally use the same principle. The interrogation station transmits a coded radiofrequency signal either omnidirectionally or to a mobile that has just been detected. The answering machine carried by the mobile captures the code and, if it recognizes it, transmits an omnidirectional coded identification radio frequency signal which is picked up and decoded by the interrogation station.

Un inconvénient grave de ces dispositifs est d'être peu discret, notamment par suite du caractère omnidirectionnel de la réponse, nécessaire pour qu'un répondeur simple puisse s'identifier quelle que soit la position de l'interrogateur. Un tiers peut capter la réponse et l'utiliser pour repérer le mobile ou se diriger vers lui. A serious disadvantage of these devices is to be unobtrusive, especially as a result of the omnidirectional nature of the response, necessary for a simple answering machine can identify regardless of the position of the interrogator. A third party can pick up the answer and use it to locate the mobile or point to it.

L'invention vise à fournir un répondeur d'identification et un dispositif l'incorporant présentant une discrétion très supérieure à celle des répondeurs antérieurs. Dans ce but, l'invention propose notamment un répondeur d'identification comprenant
- un récepteur d'un signal codé électro-magnétique d'interrogation provenant d'un poste éloigné, (ce signal étant généralement à radio-fréquence, mais pouvant être un signal laser),
- un décodeur de comparaison du code du signal électro-magnétique reçu avec un code mémorisé,
- au moins un rétro-réflecteur optique, et
- des moyens commandés par le décodeur pour rendre temporairement actif le rétro-réflecteur en cas de reconnaissance du code.The aim of the invention is to provide an identification answering machine and a device incorporating it with a discretion much higher than that of previous answering machines. For this purpose, the invention proposes in particular an identification answering machine comprising
a receiver of an electromagnetic coded interrogation signal originating from a remote station, (this signal being generally at radio-frequency, but possibly being a laser signal),
a decoder for comparing the code of the electromagnetic signal received with a memorized code,
at least one optical retro-reflector, and
- Means controlled by the decoder to temporarily activate the retro-reflector in case of recognition of the code.

Le terme rétro-réflecteur désigne un organe optique qui, lorsqu'il reçoit un faisceau lumineux provenant d'une direction déterminée, réfléchit une fraction notable au moins de ce faisceau lumineux dans la direction inverse de la direction d'incidence. L'exemple le plus courant de rétro-réflecteur est constitué par les catadioptres à coin ou coins réfléchissants. The term retro-reflector means an optical member which, when it receives a light beam from a given direction, reflects a significant fraction of at least this light beam in the direction opposite to the direction of incidence. The most common example of a retro-reflector is reflectors with corner or reflective corners.

Le rétro-réflecteur peut être rendu actif par des moyens très divers
- démasquage, par ouverture mécanique de volets
- rotation ou translation du rétro-réflecteur vers une position où il peut recevoir et réfléchir un faisceau lumineux,
- changement de transparence d'un écran placé devant le rétro-réflecteur (écran constitué par exemple par un polariseur et un analyseur croisés au repos).The retro-reflector can be made active by a variety of means
- unmasking, by mechanical opening of shutters
rotation or translation of the retro-reflector towards a position where it can receive and reflect a light beam,
- Change of transparency of a screen placed in front of the retro-reflector (screen consisting for example of a polarizer and a cross analyzer at rest).

Les moyens commandés par le décodeur peuvent être prévus pour mettre le rétro-réflecteur dans l'étant actif pendant un intervalle de temps déterminé. I1 peuvent également être prévus pour générer une séquence d'états actifs et d'états inactifs correspondant à un code identifiable par le poste d'interrogation, ce dernier devant alors émettre en permanence ou à une cadence très supérieure à la cadence de la séquence. The means controlled by the decoder may be provided to put the retro-reflector in the active being for a determined period of time. It can also be provided to generate a sequence of active states and inactive states corresponding to a code identifiable by the interrogation station, the latter then having to transmit permanently or at a rate much higher than the rate of the sequence.

L'invention propose également un dispositif d'identification comprenant, en plus de répondeurs du genre cidessus défini, un poste d'interrogation ayant
- un émetteur fournissant un signal électro-magnétique d'interrogation codé, généralement à fréquence radioélectrique, pouvant être directionnel ou non ; et
- un émetteur laser directionnel prévu pour émettre, vers le mobile, au moins une impulsion lumineuse au bout d'une durée déterminée après l'émission d'un signal codé d'interrogation ; et
- un capteur de l'émission laser réfléchie par le répondeur.The invention also proposes an identification device comprising, in addition to answering machines of the kind defined above, an interrogation station having
a transmitter providing a coded interrogation electro-magnetic signal, generally at radio frequency, which may be directional or non-directional; and
a directional laser transmitter designed to transmit, to the mobile, at least one light pulse after a determined period of time after the transmission of a coded interrogation signal; and
a sensor of the laser emission reflected by the responder.

Souvent, le poste d'interrogation sera associé à un radar permettant une mesure de distance du mobile à identifier. Dans ce cas, le capteur de l'écho laser peut être prévu de façon à vérifier que l'intervalle de temps entre l'envoi de l'impulsion laser et l'écho en retour correspond à la distance du mobile interrogé. Often, the interrogation station will be associated with a radar allowing a distance measurement of the mobile to be identified. In this case, the laser echo sensor may be provided to verify that the time interval between the sending of the laser pulse and the return echo corresponds to the distance of the interrogated mobile.

L'invention est susceptible de nombreuses applications. La plus immédiate est la réalisation d'un dispositif dit "identification ami-ennemi" ou IFF ; il est également possible d'identifier la classe à laquelle appartient le mobile interrogé en adressant successivement plusieurs signaux codés et en déterminant celui auquel il répond ; il est également possible d'identifier chaque mobile indépendamment, par exemple à partir d'un porte-avion, cela afin de permettre par exemple à un officier d'appontage ou à un contrôleur aérien de vérifier que l'avion avec lequel il est en liaison phonie pour lui donner les instructions d'appontage est bien celui qui est en approche.Dans le dernier cas, la mise en oeuvre de l'invention n implique qu'une très faible modification de l'appareillage existant, puisque les avions appartenant à l'aéronavale portent en général un rétro-réflecteur sur une jambe de train d'atterrissage. The invention is capable of many applications. The most immediate is the realization of a device called "identification friend-enemy" or IFF; it is also possible to identify the class to which belongs the interrogated mobile by successively addressing several coded signals and determining the one to which it responds; it is also possible to identify each mobile independently, for example from an aircraft carrier, so as to allow for example a decking officer or an air traffic controller to verify that the aircraft with which it is in the latter case, the implementation of the invention implies only a very small modification of the existing apparatus, since the aircraft belonging to the Naval aircraft generally wear a retro-reflector on a landing gear leg.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels
- la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif d'identification dans un mode particulier de mise en oeuvre de l'invention,
- les figures 2 et 3 sont des schémas de principe montrant des variantes de constitution de récepteur utili sable dans un dispositif ayant la constitution générale montrée en figure 1.The invention will be better understood on reading the following description of particular embodiments, given by way of non-limiting examples. The description refers to the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a block diagram of an identification device in a particular mode of implementation of the invention,
FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams showing receiver constitution variants that can be used in a device having the general constitution shown in FIG.

Le dispositif montré en figure 1 comporte un poste d'interrogation 10, généralement fixe, et un répondeur d'identification 12 sur chacun des mobiles à reconnaître. Le poste d'interrogation 10 schématisé sur la figure 1 peut notamment être couplé avec une installation de surveillance, par exemple à radar, permettant de déterminer la position, en azimut et en site, d'un mobile qu'il est nécessaire d'identifier. Il comprend un émetteur 14 relié à une antenne orientable 16 permettant d'envoyer, dans la direction du mobile, un signal électro-magnétique d'interrogation codé suivant un code mémorisé en 18. Il n'est pas indispensable d'utiliser une antenne directionnelle 16, mais un tel emploi a l'avantage d'accroître la discrétion de l'interrogation. The device shown in FIG. 1 comprises an interrogation station 10, generally fixed, and an identification answering machine 12 on each of the mobiles to be recognized. The interrogation station 10 shown diagrammatically in FIG. 1 can in particular be coupled with a surveillance installation, for example a radar system, making it possible to determine the position, in azimuth and on site, of a mobile which it is necessary to identify. . It comprises a transmitter 14 connected to a steerable antenna 16 making it possible to send, in the direction of the mobile, an electromagnetic interrogation signal encoded according to a code stored at 18. It is not essential to use a directional antenna 16, but such a job has the advantage of increasing the discretion of the interrogation.

L'émetteur 14 est prévu pour fournir, à chaque émission du signal codé, une impulsion de synchronisation à une électronique 20 associée à un émetteur laser 21 et à un capteur 23.The transmitter 14 is provided to provide, at each transmission of the coded signal, a synchronization pulse to an electronics 20 associated with a laser transmitter 21 and a sensor 23.

L'émetteur et le capteur sont orientables de façon à permettre de les pointer vers le mobile à identifier.The transmitter and the sensor are adjustable so as to point them to the mobile to identify.

Le répondeur 12 montré à titre d'exemple en figure 1 comporte un rétro-réflecteur optique 22, qui sera généralement constitué par un tétraèdre réfléchissant, inactif au repos et pouvant être rendu temporairement actif. Dans le cas illustré, le rétro-réflecteur 22 est masqué au repos par des volets 24 déplaçables dans la direction indiquée par les flèches f de la position de fermeture où ils sont illustrés en traits pleins à la position d'ouverture indiquée en traits mixtes. Les volets 24 peuvent par exemple être fixés sur des bras respectifs 26 portés par des arbres commandés par un moteur électrique ou un solénoïde 28. The responder 12 shown by way of example in Figure 1 comprises an optical retro-reflector 22, which will generally be constituted by a reflective tetrahedron, inactive at rest and can be made temporarily active. In the case illustrated, the retro-reflector 22 is masked at rest by flaps 24 movable in the direction indicated by the arrows f of the closed position where they are illustrated in solid lines at the open position indicated in phantom. The flaps 24 may for example be attached to respective arms 26 carried by shafts controlled by an electric motor or a solenoid 28.

Le répondeur comporte également un récepteur accordé sur la fréquence du signal codé d'interrogation. Ce récepteur peut comporter une antenne 30 reliée à une unité 32 de démodulation et de comparaison du code reçu avec celui mémorisé dans une mémoire morte programmable 34. En cas mémorisé dans une mémoire morte programmable 34. En cas d'identification du code d'interrogation mémorisé, l'unité 32 émet, sur une sortie 36, un signal destiné à provoquer une réponse identifiable par le poste d'interrogation. The answering machine also has a receiver tuned to the frequency of the coded interrogation signal. This receiver may comprise an antenna 30 connected to a unit 32 for demodulation and comparison of the received code with that stored in a programmable read-only memory 34. If stored in a programmable read-only memory 34. In case of identification of the interrogation code stored, the unit 32 transmits, on an output 36, a signal intended to cause an answer identifiable by the interrogation station.

L'antenne 30 et l'unité 32 peuvent être du type couramment utilisé à l'heure actuelle dans les dispositifs dits IFF.The antenna 30 and the unit 32 may be of the type currently used in the so-called IFF devices.

Mais le signal de sortie 36 est utilisé pour commander le passage à l'état actif du rétro-réflecteur 22. Dans ce but, le répondeur peut comporter une unité de commande 38 provoquant l'ouverture des volets 24 par le moteur 28 au bout d'un laps de temps déterminé après identification du code et pendant une durée déterminée, par exemple d'environ une seconde. Il est possible de répartir les répondeurs en classes, chaque classe étant définie par un retard au passage à l'état actif et/ou une durée d'activité différente.But the output signal 36 is used to control the transition to the active state of the retro-reflector 22. For this purpose, the responder may comprise a control unit 38 causing the opening of the flaps 24 by the motor 28 after a period of time determined after identification of the code and for a determined period of time, for example of about one second. It is possible to divide the responders into classes, each class being defined by a delay in transition to active state and / or a different duration of activity.

L'électronique 20 du poste d'interrogation peut, suivant le cas, être prévue pour provoquer l'émission d'une seule impulsion laser, au bout d'un intervalle de temps tel que le rétro-réflecteur d'un répondeur prévu pour réagir au code soit devenu actif. Dans ce cas, l'identification s'effectue par comparaison, à un seuil déterminé et éventuellement ajustable, du signal restitué par le capteur 24. The electronics 20 of the interrogation station may, depending on the case, be provided to cause the emission of a single laser pulse, after a time interval such as the retro-reflector of an answering machine intended to react the code has become active. In this case, the identification is performed by comparing, at a determined and possibly adjustable threshold, the signal restored by the sensor 24.

Il est cependant préférable, pour tenir par exemple compte de ce que l'atténuation varie avec la distance, de provoquer plusieurs émissions laser, dont une ou plusieurs interviennent alors que le rétro-réflecteur n'est pas actif.However, it is preferable, for example to take into account that the attenuation varies with the distance, to cause several laser emissions, one or more of which occur while the retro-reflector is not active.

Il est également possible, notamment pour répartir les répondeurs entre plusieurs classes, de commander l'émetteur laser pour qu'il émette des impulsions à fréquence élevée, permettant de mesurer le délai au bout duquel le rétro-réflecteur devient actif après réception de l'interrogation et la durée de son activité. It is also possible, especially to distribute the responders between several classes, to control the laser transmitter to emit pulses at high frequency, to measure the delay after which the retro-reflector becomes active after receiving the questioning and the duration of his activity.

Il est également possible, en utilisant un poste d'interrogation de ce dernier type et une commande d'activation du rétro-réflecteur suivant une séquence déterminée, d'identifier la séquence et donc d'affecter le répondeur à une classe déterminée. It is also possible, by using an interrogation station of the latter type and a retroreflector activation command according to a determined sequence, to identify the sequence and thus to assign the responder to a given class.

L'invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation. A titre d'exemple, la figure 2 montre un rétro-réflecteur 22 fixe, mais placé derrière un écran activable tel qu'un ensemble polariseur 40-analyseur 42. Le polariseur peut être fixe tandis que l'analyseur peut alors être amené dans deux positions angulaires, l'une opacifiant l'ensemble analyseur-polariseur, l'autre le rendant transparent. The invention is capable of numerous variants. By way of example, FIG. 2 shows a fixed retro-reflector 22 but placed behind an activatable screen such as a polarizer 40-analyzer assembly 42. The polarizer can be fixed while the analyzer can then be brought into two angular positions, one opacifying the analyzer-polarizer assembly, the other making it transparent.

Dans la variante de réalisation montrée en figure 3, le rétro-réflecteur 22 comporte quatre tétraèdres accolés de façon que le rétro-réflecteur ait un lobe réflecteur beaucoup plus large que dans le cas des figures 1 et 2. Ce rétro-réflecteur 22 est porté par l'arbre d'un moteur 44 permettant de lui donner deux orientations à 180C l'une de l'autre, suivant la flèche 1 et la flèche opposée. Dans l'une des orientations, il est exposé aux impulsions laser reçues par le mobile, dans l'autre il est masqué. In the embodiment variant shown in FIG. 3, the retro-reflector 22 comprises four tetrahedrons contiguous so that the retro-reflector has a reflector lobe which is much wider than in the case of FIGS. 1 and 2. This retro-reflector 22 is worn. by the shaft of a motor 44 to give it two orientations at 180C from each other, following the arrow 1 and the opposite arrow. In one of the orientations, it is exposed to the laser pulses received by the mobile, in the other it is masked.

Il sera souvent nécessaire, pour que le mobile soit identifiable quelle que soit son attitude, de le munir de plusieurs rétro-réflecteurs de façon qu'il y en ait au moins un qui réfléchisse l'impulsion laser vers le poste. It will often be necessary for the mobile to be identifiable whatever its attitude, to provide it with several retro-reflectors so that there is at least one that reflects the laser pulse to the station.

Claims

An identification device comprising an answering machine for mounting on a mobile and providing, in response to a query from a remote station, an indication for identifying the mobile,

characterized in that the responder (12) comprises

a receiver of an electromagnetic coded interrogation signal originating from the remote station, provided with a decoder for comparing the code of the electromagnetic signal received with a memorized code,

at least one optical retro-reflector (22), and

- Means (38) controlled by the decoder to temporarily activate the retro-reflector in case of recognition of the code.

2. Device according to claim 1, characterized in that the retro-reflector is made active by mechanical unmasking, rotation or translation of the retro-reflector to a position where it can receive and reflect a light beam, or change of transparency of a screen (40, 42) placed in front of the retro-reflector.

3. Device according to claim 2, characterized in that the screen is constituted by a polarizer (40) and an analyzer (42), one of which is orientable relative to the other.

4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the means controlled by the decoder are provided to put the retro-reflector in the active state for a predetermined time interval.

5. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the means controlled by the decoder are provided to generate a sequence of active states and inactive states corresponding to a code identifiable by the interrogation station.

6. Identification device characterized in that it comprises, in addition to at least one answering machine according to any one of the preceding claims, an interrogation station having

a transmitter providing a coded interrogation electro-magnetic signal, generally at radio frequency, which may be directional or non-directional; and

a directional laser transmitter (21) intended to transmit, to the mobile, at least one light pulse after a determined duration after the transmission of a coded interrogation signal; and

a sensor (23) of the laser emission reflected by the responder.

7. Device according to claim 6, characterized in that sensor (23) is connected to an electronic (20) for comparing the reflected echo with a threshold.