EP0033282A1 - Système de guidage d'engin au moyen d'un faisceau lumineux modulé - Google Patents

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EP0033282A1
EP0033282A1 EP81400118A EP81400118A EP0033282A1 EP 0033282 A1 EP0033282 A1 EP 0033282A1 EP 81400118 A EP81400118 A EP 81400118A EP 81400118 A EP81400118 A EP 81400118A EP 0033282 A1 EP0033282 A1 EP 0033282A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machine
target
detector
opaque
axis
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP81400118A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean Claude Chavany
Wladimir Koreicho
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Societe Anonyme de Telecommunications SAT
Original Assignee
Societe Anonyme de Telecommunications SAT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Societe Anonyme de Telecommunications SAT filed Critical Societe Anonyme de Telecommunications SAT
Publication of EP0033282A1 publication Critical patent/EP0033282A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F41G7/24—Beam riding guidance systems
    • F41G7/26—Optical guidance systems

Definitions

  • the present invention relates to a system for guiding a machine in a direction of sight, comprising, on emission, an emission source producing a light beam whose axis defines the direction of sight and a device for modulating the emitted beam, and on the machine, at least one photo-detector and a processing circuit for determining, from the detector output signal, at least one coordinate of the machine with respect to the sighting direction, said coordinate being applied to the control surfaces of the machine in order to control the trajectory of the machine on the direction of sight.
  • the invention relates to a guidance system in which the modulation device operates according to an entirely different principle and is very simple in its design.
  • the modulation device comprises a strip-shaped target having repeating patterns, a translational movement at constant speed being created between the beam and the target in a direction perpendicular to the axis of the beam, each pattern comprising opaque and transparent parts, the opaque and / or transparent parts having a length (dimension according to the direction of movement) which varies according to the height considered, and a time base is provided for determining the two coordinates of the craft.
  • the realization of the modulation device in the form of a moving pattern formed of repeating patterns allows to give the target, that is to say, to each pattern, a very simple drawing and the modulated beam obtained is consequently not very subject to diffraction.
  • the target is suitably a hollow drum driven in rotation around its axis and a reflecting member is placed in the center of the target so as to reflect the beam, arriving along the target's axis, in a radial direction relative to to the crosshairs.
  • the opaque and transparent parts of the pattern have sides inclined at 45 ° relative to the edges of the pattern and, in a particularly advantageous manner, the opaque parts (respectively transparent) are parallelograms, the two parts transparent (respectively opaque) adjacent to such a parallelogram being triangles or trapezoids in head-to-tail arrangement.
  • the average illumination rate is constant and equal to 50% whatever the position of the detector. This value is optimal for the system link budget.
  • the time base necessary to determine the coordinates of the detector on the basis of the signal emitted by the latter is provided by a second traveling test pattern trained in synchronism with the modulation pattern, but decoupled from the latter for the detector.
  • Figure 1 illustrates the principle of machine guidance by modulated light beam.
  • a transmitter 1 coupled to the firing station of the machine E emits a modulated light beam whose axis is directed at the target C.
  • the machine carries detectors D sensitive to the wavelength of the beam emitted, and a circuit processing capable of determining the coordinates of the machine with respect to an absolute reference frame linked to the axis of the beam from the output signals of the detectors.
  • the signals emitted by this processing circuit are applied to the control surfaces of the machine in order to control its trajectory on the axis of the beam.
  • FIG. 2 shows the general structure of the transmitter 1, in an exemplary embodiment.
  • a laser source 2 of preferably with continuous emission, emitting for example on a wavelength of 10.6 I xm, produces a beam which is modulated by a modulation device 3 described in detail below.
  • Block 4 represents the supply of the laser source 2 and block 5 the primary supply which includes a battery.
  • the beam has a rectilinear polarization, for a purpose which will be explained later.
  • the modulated beam transmitted by the optics 6 is returned by a mirror 7 to a parabolic mirror 8 which acts as an objective.
  • the optics 6 comprises an afocal with variable magnification, or zoom, the adjustment of which is controlled in such a way that the beam section at the level of the machine remains substantially constant, this having the aim of keeping the light power received by the lens substantially constant. detectors.
  • a circuit 9 having in memory the information "distance traveled by the machine" controls the positioning motor of the optics 6 appropriately.
  • This device comprises a hollow cylindrical drum 10, the lateral surface of which has parts transparent to laser radiation and opaque parts, formed according to a design obtained by repeating a simple pattern, examples of which will be described below.
  • the drum 10 is driven in rotation by a motor 11, and a control device of known type, comprising an opto-electronic source-sensor assembly 12 is provided to keep the speed of the drum constant.
  • the drum 10 thus constitutes a moving target which modulates the beam.
  • the motor 11 also drives a drum 13 coaxial with the drum 10 and whose lateral surface has a design quite different from that of the drum 10 and which, as will be seen, makes it possible to define a time base.
  • the laser beam from the source 2 passes radially through the drum 13 and is reflected by a mirror 14, located in the center of the drum, so that the axis of the reflected beam coincides with the axis of the drums 13 and 10.
  • the beam passes through a Wollaston prism 15 mounted in a hollow axis driven by the motor 11, and falls on a mirror 16 placed in the center of the drum 10. The beam is thus reflected in a radial direction relative to the rotary drum 10.
  • Figures 4a, 4b, 4c show, in the developed state, different embodiments of the modulation pattern which correspond to different basic patterns.
  • the opaque and transparent sectors are delimited by lines a inclined at 45 ° relative to the edges b of the target.
  • the opaque and transparent sectors all have the form of isosceles right triangles, and in the case of FIG. 4b, the sectors are constituted by isosceles trapezoids.
  • the two consecutive lines delimiting a transparent sector are, on the contrary, parallel, so that the transparent sectors are parallelograms and that the opaque sectors are isosceles right triangles whose arrangement is reversed each time.
  • This embodiment has the advantage over the previous ones that the relative illumination duration is equal to 50%, which is the optimal value in terms of of the system link budget, whatever the distance between the machine and the beam axis. This is due to the fact that parallelograms always have the same dimension parallel to their sides. Of course, it would be equivalent if the opaque sectors were constituted by parallelograms and the transparent sectors by triangles.
  • FIG. 4c on the left, the field defined by the target is represented, the detector being at D. It is noted that a system of axes has been chosen which is suitable for drawing the target, that is to say that the axes Ox and Oy are respectively parallel to the sides has triangles constituting the opaque sectors.
  • the horizontal passing through D is then the geometric location of the detector and the one passing through 0 the geometric location of the trace of the beam axis.
  • the signal emitted by the detector is shown in FIG. 5, the rising edges corresponding to the passages from an unlit area to an illuminated area and the falling edges with reverse transitions.
  • the measurement of the time between two transitions provides a first relation depending on the x and y coordinates, namely a function of .
  • the processing circuit on the machine produces pulses called + x, -y, + y, -x from the time base component supplied by the transmitter, more particularly by the drum 13 in the present example of realization.
  • the signal of FIG. 5 is integrated over a period delimited by two consecutive pulses.
  • the signal of FIG. 6 is thus obtained, in which the coordinates x, y are given by the amplitudes at each reset, the amplitudes successively providing -x, + x, -y, + y.
  • the line x O, coincides with the first sides rising from isosceles triangles at the instants of triggering of the measurement of x increased by .
  • the detector delivers a signal whose algebraic surface, obtained by integration, is zero.
  • x For a nonzero value of x, equal for example to k, the detector delivers a signal whose two positive and negative surfaces are respectively proportional to (1 + k) and (1 - k). Consequently, the algebraic surface of the signal during the reference or measurement period is proportional to 2k, therefore to k. This is how we get x.
  • y considering the first descending sides of the isosceles triangles, to demonstrate how to obtain y.
  • the time base signal must be developed in an appropriate manner.
  • the Wollaston 15 by its rotation linked to the movement of the time base target, ensures a decoupling between the time base signal, by means of a judicious choice of this signal, and the signal received by the detector resulting from the rotation of the drum 10, so that the instants of triggering of measurement do not depend on the position of the image of the moving target projected on the detector.
  • the harmonic analysis shows that it is advantageous for example to constitute the time base component from of two components, one at 450 Hz, the other at 550 Hz.
  • the drum 13 is etched in a corresponding manner with more or less wide lines defining more or less transparent zones according to the amplitude of the basic component of time, as shown by way of example in Figure 3 on a part of the drum., Of course, the entire target 13 is etched in this way.
  • the invention is not limited to this solution, and the time base can be obtained by any other appropriate means, in particular by modulating the beam with a high frequency which is modified, either continuously or by discontinuously, in a specific manner.
  • the machine carries two detectors D ′, D ′′ arranged symmetrically with respect to its axis, and a third detector R associated with a polarizer P, for calculating the absolute roll.
  • Each of the detectors is associated with an appropriate input optic 18 ', 18 "and 19.
  • Each detector D ′, D ′′ is associated with an amplifier device 20 ′, 20 ′′ followed by an appropriate bandpass filter 21 ′, 21 ′′.
  • the filtered signals are applied to an adder 22 whose output is connected to the entry of a time base elaboration circuit 23.
  • the circuit 23 extracts from the input signal the time base component produced by the drum 13 by appropriate filtering in a band encompassing 450 Hz and 550 Hz.
  • the two components of 450 Hz and 550 Hz are then isolated by new filterings and, from these components, we find the basic frequency of 50 Hz corresponding to the rotation speed of the sights.
  • the signals from the filters 21 ', 21 ", which are as shown in FIG. 5, are applied to integrators 23', 23" which also receive a signal of frequency 1000 Hz from the time base circuit 23, this signal controlling the resetting of the integrators.
  • the signals representative of these coordinates X and Y are applied to the circuit 27 for controlling the control surfaces of the machine.
  • the circuit 27 acts on the control surfaces so as to bring the trajectory of the machine closer to the ideal path defined by the axis of the beam, that is to say in the direction of the cancellation of X and Y.
  • the device comprises, as has been said, a detector P with which a polarizer is associated.
  • the detection frequency is in fact (200 + 2n) Hz.
  • the detector P is associated with an amplifier 30 and a bandpass filter 31 adapted to the above frequency.
  • the position of detectors D 'and D "as can be determined determining on board the craft is marred by an imprecision illustrated by the hatched circular zones surrounding the points D 'and D ".
  • the absolute roll ⁇ is the angle made by the real vector with the original vector .
  • V is (x "-x ') cos ⁇ + (y"-y') sin ⁇ .
  • the circuit 40 shown in Figure 9 performs the calculation of this expression and includes an inverter 41 on which one acts to maintain this expression at a positive value.
  • Circuit 40 receives on input A the frequency signal 200 Hz coming from the time base circuit 23 and on input B the frequency signal (200 + 2n + 2 ⁇ ) Hz coming from filter 31.
  • This signal is applied to a circuit 43 dividing the frequency by 2, which delivers a signal cos ( ⁇ f R t + ⁇ + k ⁇ ).
  • This signal is applied to the multipliers 44 and 45.
  • the multiplier 44 also receives the signal + cos ( ⁇ f o t + k ⁇ ) from the inverter and the multiplier 45 receives the signal + sin ( ⁇ f o t + k ⁇ ) obtained after phase shift of ⁇ / 2 in a circuit 46 connected to the output of the inverter.
  • Low-pass filters 47 and 48 are respectively connected to the outputs of multipliers 44 and 45, so that at the output of filters 47 and 48 signals are obtained whose frequency is the difference of the frequencies of the input signals and which are therefore representative of the trigonometric functions cos ⁇ and sin ⁇ of the absolute roll angle Q.
  • the signals representative of the coordinates x ', x "and y', y", coming from the circuits 24 'and 24 ", are applied to subtractors 49 and 50 which deliver the differences x" - x' and y "- y '.
  • the outputs of subtractors 49 and 50 are connected to multipliers 51 and 52 - which receive the signals cos ⁇ and sin ⁇ from filters 47 and 48.
  • the products (x" - x) cos ⁇ and (y " - y ') sin ⁇ are added in circuit 53 which delivers the scalar product . cited above.
  • the output signal of the adder 53 is applied as a control signal to the inverter 41 (link shown in dotted lines) so that the latter is always in the position which results in a positive dot product.

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Abstract

Système pour le guidage d'un engin selon une direction de visée, comprenant, à l'émission, une source d'émission produisant un faisceau lumineux dont l'axe définit la direction de visée et un dispositif de modulaton du faisceau émis, et sur l'engin, au moins un photo-détecteur et un circuit de traitement pour déterminer, à partir du signal de sortie du détecteur, les coordonnées de l'engin par rapport à la direction de visée, lesdites coordonnées étant appliquées aux gouvernes de l'engin afin d'asservir la trajectoire de l'engin sur la direction de visée. Le dispositif de modulation comprend une mire en forme de bande comportant des motifs répétitifs, un mouvement de translation à vitesse constante étant créé entre le faisceau et la mire, dans une direction perpendiculaire à l'axe du faisceau, chaque motif comprenant des parties opaques et transparentes, les parties opaques et/ou transparentes ayant une longueur (dimension suivant la direction de déplacement) qui varie suivant la hauteur considérée.

Description

  • La présente invention concerne un système peur le guidage d'un engin selon une direction de visée, comprenant, à l'émission, une source d'émission produisant un faisceau lumineux dont l'axe définit la direction de visée et un dispositif de modulation du faisceau émis, et sur l'engin, au moins un photo-détecteur et un circuit de traitement pour déterminer, à partir du signal de sortie du détecteur, au moins une coordonnée de l'engin par rapport à la direction de visée, ladite coordonnée étant appliquée aux gouvernes de l'engin afin d'asservir la trajectoire de l'engin sur la direction de visée.
  • Dans les systèmes connus de ce type, on utilise généralement pour la modulation du faisceau une mire tournante de forme relativement compliquée, et le faisceau modulé ainsi produit est fortement sujet à la diffraction.
  • L'invention vise un système de guidage dans lequel le dispositif de modulation fonctionne suivant un principe tout à fait différent et est très simple dans son dessin.
  • Dans le système de guidage selon l'invention, le dispositif de modulation comprend une mire en forme de bande comportant des motifs répétitifs, un mouvement de translation à vitesse constante étant créé entre le faisceau et la mire dans une direction perpendiculaire à l'axe du faisceau, chaque motif comprenant des parties opaques et transparentes, les parties opaques et/ou transparentes ayant une longueur (dimension suivant la direction de déplacement) qui varie suivant la hauteur considérée, et il est prévu une base de temps pour déterminer les deux coordonnées de l'engin.
  • La réalisation du dispositif de modulation sous la forme d'une mire défilante formée de motifs répétitifs permet de donner à la mire, c'est-à-dire'à chaque motif, un dessin très simple et le faisceau modulé obtenu est par conséquent peu sujet à la diffraction.
  • La mire est de façon appropriée un tambour creux entraîné en rotation autour de son axe et un organe de réflexion est placé au centre de la mire de manière à réfléchir le faisceau, arrivant suivant l'axe de la mire, dans une direction radiale par rapport à la mire.
  • Dans une forme de réalisation simple, les parties opaques et transparentes de la mire ont des c8tés inclinés à 45° par rapport aux bords de la mire et, de façon particulièrement avantageuse, les parties opaques (respectivement transparentes) sont des parallélogrammes, les deux parties transparentes (respectivement opaques) adjacentes à un tel parallélogramme étant des triangles ou trapèzes en disposition tête-bêche.
  • Dans cette forme de réalisation de la mire, le taux moyen d'éclairement est constant et égal à 50 % quelle que soit la position du détecteur. Cette valeur est optimale en ce qui concerne le bilan de liaison du système.
  • De façon avantageuse, la base de temps nécessaire pour déterminer les coordonnées du détecteur à partir du signal émis par celui-ci est fournie par une seconde mire défilante entrainée en synchronisme avec la mire de modulation, mais découplée de celle-ci pour le détecteur.
  • L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante, faite en référence aux dessins annexés.
  • Dans les dessins :
    • - la figure 1 illustre le principe de guidage d'engin par faisceau lumineux.
    • - la figure 2 montre de façon schématique l'émetteur du système de guidage.
    • - la figure 3 représente les dispositifs de modulation de l'émetteur de la figure 1.
    • - les figures 4a, 4b, 4c montrent, à l'état développé, plusieurs formes de réalisation de la mire de modulation.
    • - la figure 5 montre le signal de sortie du détecteur de l'engin obtenu avec la mire de la figure 4c.
    • - la figure 6 illustre le traitement dudit signal de sortie en vue de la détermination des coordonnées de l'engin.
    • - la figure 7 est un schéma du récepteur placé sur l'engin.
    • - la figure 8 illustre le mode de détermination du roulis absolu dans le récepteur de la figure 7.
    • - la figure 9 représente le circuit de détermination du roulis absolu.
  • La figure 1 illustre le principe du guidage d'engin par faisceau lumineux modulé. Un émetteur 1 couplé au poste de tir de l'engin E émet un faisceau lumineux modulé dont l'axe est dirigé sur la cible C. L'engin porte des détecteurs D sensibles à la longueur d'onde du faisceau émis, et un circuit de traitement capable de déterminer les coordonnées de l'engin par rapport à un référentiel absolu lié à l'axe du faisceau à partir des signaux de sortie des détecteurs. Les signaux émis par ce circuit de traitement sont appliqués aux gouvernes de l'engin en vue d'asservir sa trajectoire sur l'axe du faisceau.
  • La figure 2 montre la structure générale de l'émetteur 1, dans un exemple de réalisation. Une source laser 2, de préférence à émission continue, émettant par exemple sur une longueur d'onde de 10,6 Ixm, produit un faisceau qui est modulé par un dispositif de modulation 3 décrit en détail ci-après. Le bloc 4 représente l'alimentation de la source laser 2 et le bloc 5 l'alimentation primaire qui comprend une batterie.
  • Le faisceau présente une polarisation rectiligne, dans un but qui sera expliqué plus loin.
  • Le faisceau modulé transmis par l'optique 6 est renvoyé par un miroir 7 sur un miroir parabolique 8 qui fait office d'objectif.
  • L'optique 6 comprend une afocale à grandissement variable, ou zoom, dont le réglage est commandé de telle manière que la section du faisceau au niveau de l'engin reste sensiblement constante, cela ayant pour but de maintenir sensiblement constante la puissance lumineuse reçue par les détecteurs. Un circuit 9 ayant en mémoire l'information "distance parcourue par l'engin" commande le moteur de positionnement de l'optique 6 de façon appropriée.
  • On va maintenant décrire plus en détail le dispositif de modulation 3.
  • Ce dispositif comprend un tambour cylindrique creux 10 dont la surface latérale présente des parties transparentes au rayonnement laser et des parties opaques, formées selon un dessin obtenu par répétition d'un motif simple dont on décrira ci-après des exemples.
  • Le tambour 10 est entraîné en rotation par un moteur 11, et un dispositif de régulation de type connu, comprenant un ensemble opto-électronique source-capteur 12 est prévu pour maintenir constante la vitesse du tambour.
  • Le tambour 10 constitue ainsi une mire défilante qui réalise une modulation du faisceau. Le moteur 11 entraîne également un tambour 13 coaxial au tambour 10 et dont la surface latérale présente un dessin tout à fait différent de celui du tambour 10 et qui, comme on le verra, permet de définir une base de temps.
  • Le faisceau laser issu de la source 2 traverse radialement le tambour 13 et est réfléchi par un miroir 14, situé au centre du tambour, de manière que l'axe du faisceau réfléchi coïncide avec l'axe des tambours 13 et 10. Le faisceau traverse un prisme de Wollaston 15 monté dans un axe creux entraîné par le moteur 11, et tombe sur un miroir 16 placé au centre du tambour 10. Le faisceau est ainsi réfléchi dans une direction radiale par rapport au tambour rotatif 10.
  • Les figures 4a, 4b, 4c montrent, à l'état développé, différentes formes de réalisation de la mire de modulation qui correspondent à des motifs de base différents. Dans tous les cas, les secteurs opaques et transparents sont délimités par des lignes a inclinées à 45° par rapport aux bords b de la mire. Dans le cas de la figure 4a, les secteurs opaques et transparents ont tous la forme de triangles rectangles isocèles, et dans le cas de la figure 4b, les secteurs sont constitués par des trapèzes isocèles.
  • Dans ces deux réalisations, deux lignes de délimitation consécutives sont toujours perpendiculaires.
  • Dans la réalisation de la figure 4c, les deux lignes consécutives délimitant un secteur transparent sont au contraire parallèles, de sorte que les secteurs transparents sont des parallélogrammes et que les secteurs opaques sont des triangles rectangles isocèles dont la disposition s'inverse à chaque fois. Cette réalisation présente l'avantage sur les précédentes que la durée d'éclairement relative est égale à 50 %, soit la valeur optimale sur le plan du bilan de liaison du système, quelle que soit la distance entre l'engin et l'axe du faisceau. Cela vient du fait que les parallélogrammes ont toujours la même dimension parallèlement à leurs côtés. Bien entendu, il serait équivalent que les secteurs opaques soient constitués par des parallélogrammes et les secteurs transparents par des triangles.
  • Le principe de calcul des coordonnées est le suivant.
  • Sur la figure 4c, à gauche, on a représenté le champ défini par la mire, le détecteur étant en D. On note qu'on a choisi un système d'axes adapté au dessin de la mire, c'est-à-dire que les axes Ox et Oy sont parallèles respectivement aux côtés a des triangles constituant les secteurs opaques.
  • Dans l'explication qui va suivre, on raisonnera pour plus de clarté comme si le détecteur se déplaçait par rapport à un faisceau traversant une mire fixe. C'est l'inverse qui se produit, mais les deux cas sont équivalents en ce qui concerne le fonctionnement.
  • L'horizontale passant par D est alors le lieu géométrique du détecteur et celle passant par 0 le lieu géométrique de la trace de l'axe du faisceau.
  • Le signal émis par le détecteur est représenté à la figure 5, les fronts de montée correspondant aux passages d'une zone non éclairée à une zone éclairée et les fronts de descente aux transitions inverses.
  • La mesure du temps écoulé entre deux transitions fournit une première relation dépendant des coordonnées x et y, à savoir une fonction de
    Figure imgb0001
    .
  • Pour obtenir une seconde relation, il faut prendre en considération le taux d'éclairement sur une période den- née de référence T, fonction du décalage dû au fait que le point D ne se trouve pas sur la droite x + y = O. On trouve que ce décalage est une fonction de
    Figure imgb0002
    , et
  • pour cela, le circuit de traitement sur l'engin produit des impulsions baptisées +x, -y, +y, -x à partir de la composante de base de temps fournie par l'émetteur, plus particulièrement par le tambour 13 dans le présent exemple de réalisation.
  • Le signal de la figure 5 est intégré sur une période délimitée par deux impulsions consécutives. On obtient ainsi le signal de la figure 6, dans lequel les coordonnées x, y sont données par les amplitudes à chaque remise à zéro, les amplitudes fournissant successivement -x, +x, -y, +y. En effet, la droite x = O, coïncide avec les premiers côtés montant des triangles isocèles aux instants de déclenchement de la mesure de x augmentés de
    Figure imgb0003
    . Dans ce cas, le
  • détecteur délivre un signal dont la surface algébrique, obtenue par intégration, est nulle. Pour une valeur de x non nulle, égale par exemple à k, le détecteur délivre un signal dont les deux surfaces positive et négative sont respectivement proportionnelles à (1 + k) et (1 - k). En conséquence, la surface algébrique du signal pendant la période de référence, ou de mesure, est proportionnelle a 2k, donc à k. C'est ainsi qu'on obtient x. Le même raisonnement est applicable à y, en considérant les premiers côtés descendants des triangles isocèles, pour démontrer la manière d'obtenir y.
  • On voit qu'il s'agit d'un principe de calcul extrêmement simple.
  • En ce qui concerne la base de temps, on a vu que dans le présent exemple, on utilisait un tambour 13 entrainé par le moteur 11 en tant que mire de base de temps. Si l'on choisit comme vitesse angulaire du moteur une vitesse de 50 tr/s et que l'on suppose que la mire développée comporte 10 triangles, disposés avec leur hypoténuse alternativement sur un bord puis sur l'autre de la mire, la fréquence des impulsions, avec deux impulsions par triangle, est 50 x 10 x 2 = 1 000 Hz.
  • Pour éviter les risques d'interférences ou d'intermodula- tion entre les différentes composantes du signal composite reçu par le détecteur, il faut élaborer le signal de base de temps de façon appropriée.
  • Dans cette élaboration, il faut tenir compte du fait que le Wollaston 15, par sa rotation liée au défilement de la mire de base de temps, assure un découplage entre le signal de base de temps, moyennant un choix judicieux de ce signal, et le signal reçu par le détecteur résultant de la rotation du tambour 10, de manière que les instants de déclenchement de mesure ne dépendent pas de la position de l'image de la mire défilante projetée sur le détecteur. En d'autres termes, il ne faut pas que la mire défilante soit porteuse de la base de temps, les instants de déclenchement devant se produire aux moments où l'axe x + y = 0 du champ détecteur passe par les pointes des triangles isocèles de la mire défilante, quelle que soit la position du détecteur dans son champ.
  • Cette double action - celle du tambour 13 et celle du Wollaston 15 - provoque toutefois sur la composante de base de temps détectée un effet de modulation de phase à 100 Hz qui augmente avec l'éloignement du détecteur par rapport à l'axe du faisceau et qui, lorsque le détecteur est éloigné de l'axe, pourrait aboutir à perturber quelque peu le tri des différentes informations à la réception.
  • L'analyse harmonique montre qu'il est avantageux par exemple de constituer la composante de base de temps à partir de deux composantes, l'une à 450 Hz, l'autre à 550 Hz. Le tambour 13 est gravé de façon correspondante avec des raies plus ou moins larges définissant des zones plus ou moins transparentes suivant l'amplitude de la composante de base de temps, comme on l'a représenté à titre d'exemple à la figure 3 sur une partie du tambour., Bien entendu, la totalité de la mire 13 est gravée de cette manière.
  • Mais l'invention n'est pas limitée à cette solution, et on peut obtenir la base de temps par tout autre moyen approprié, en particulier en modulant le faisceau avec une fréquence élevée que l'on modifie, soit de façon continue, soit de façon discontinue, d'une manière déterminée.
  • On va maintenant décrite, en référence au schéma de la figure 7, le récepteur présent sur l'engin.
  • L'engin porte deux détecteurs D', D" disposés symétriquement par rapport à son axe, et un troisième détecteur R associé à un polariseur P, pour le calcul du roulis absolu. A chacun des détecteurs est associée une optique d'entrée appropriée 18', 18" et 19.
  • A chaque détecteur D', D" est associé un dispositif amplificateur 20', 20" suivi d'un filtre passe-bande approprié 21', 21". Les signaux filtrés sont appliqués à un additionneur 22 dont la sortie est reliée à l'entrée d'un circuit d'élaboration de base de temps 23.
  • Le circuit 23 extrait du signal d'entrée la composante de base de temps produite par le tambour 13 par un filtrage approprié dans une bande englobant 450 Hz et 550 Hz. Les deux composantes de 450 Hz et 550 Hz sont ensuite isolées par de nouveaux filtrages et, à partir de ces composantes, on retrouve la fréquence de base de 50 Hz correspondant à la vitesse de rotation des mires.
  • Les signaux issus des filtres 21', 21", qui sont tels que représentés à la figure 5, sont appliqués à des intégrateurs 23', 23" qui reçoivent par ailleurs un signal de fréquence 1 000 Hz du circuit de base de temps 23, ce signal commandant la remise à zéro des intégrateurs.
  • Les signaux produits par les intégrateurs 23't 23" sont illustrés à la figure 6. On a vu que ces signaux fournissent alternativement les coordonnées ±x et ±y à la fin des périodes d'intégration. On monte donc à la sortie de chaque intégrateur un dispositif de commutation 24', 24" à une voie d'entrée et deux voies de sortie, qui est commandé par un signal de fréquence 250 Hz produit par le circuit de base de temps 23. On obtient ainsi sur une voie de sortie la coordonnée x' (respectivement x") et sur l'autre voie la coordonnée y' (respectivement y") du détecteur D' (respectivement D").
  • Les coordonnées x' et x" sont additionnées dans un additionneur 25 qui fournit la moyenne X = x' + x"/2 et l'additionneur 26 fournit la moyenne Y = y' + y"/2. Ces moyennes correspondent aux coordonnées centrales de l'engin, étant donné que les détecteurs D' et D" sont placés symétriquement par rapport à l'axe de l'engin.
  • Les signaux représentatifs de ces coordonnées X et Y sont appliqués au circuit 27 de commande des gouvernes de l'engin. Le circuit 27 agit sur les gouvernes de manière à rapprocher la trajectoire de l'engin du trajet idéal défini par l'axe du faisceau, c'est-à-dire dans le sens de l'annulation de X et Y.
  • Par ailleurs, il est nécessaire, dans le cas d'un engin en autorotation, de connaître le roulis absolu - c'est-à-dire la position angulaire instantanée - de l'engin pour agir au moment voulu sur les gouvernes.
  • Le dispositif comprend, comme on l'a dit, un détecteur P auquel est associé un polariseur. Le faisceau émis par la source 2 présente une polarisation linéaire et le Wollaston 15 fait tourner son plan de polarisation à une vitesse de 2 x 50 = 100 tr/s. La détection par le détecteur P se produirait avec une fréquence de 2 x 100 = 200 Hz si le missile n'était pas en autorotation.
  • Mais comme le missile tourne sur lui-même à une vitesse n (en tr/s), la fréquence de détection est en fait (200 +2n)Hz.
  • Au détecteur P sont associés un amplificateur 30 et un filtre passe-bande 31 adapté à la fréquence ci-dessus.
  • En comparant le signal ainsi obtenu avec un signal à la fréquence de 200 Hz produit par le circuit de base de temps 23 à partir de la fréquence de base de 50 Hz, on peut déterminer le roulis absolu avec une très bonne précision, mais la valeur obtenue est définie à π près et il faut lever cette indétermination.
  • Pour ce faire, on utilise les coordonnées x', y' et x", y" des détecteurs D' et D". Les coordonnées x', x", y', y" ne sont connues qu'avec une précision moyenne. Mais cette précision suffit pour lever l'indétermination qui affecte la valeur calculée par la méthode ci-dessus à partir du signal de sortie du détecteur P.
  • Ces calculs sont réalisés dans le circuit 40 de détermination du roulis absolu, qui fournit la valeur du roulis au circuit de commande des gouvernes.
  • Le principe de détermination du roulis absolu est illustré par la figure 8.
  • La position des détecteurs D' et D" telle qu'on peut la déterminer à bord de l'engin est entachée d'une imprécision illustrée par les zones circulaires hachurées entourant les points D' et D". Le roulis absolu ϕ est l'angle que fait le vecteur réel
    Figure imgb0004
     avec le vecteur origine
    Figure imgb0005
    .
  • On a vu plus haut que l'on obtenait, à partir du signal de sortie du détecteur P, cet angle ϕ avec une très bonne précision mais à π près. Si l'on se réfère à la figure 8, on obtient le vecteur
    Figure imgb0006
    faisant l'angle ϕ avec
    Figure imgb0007
     et le vecteur -
    Figure imgb0006
    .
  • Pour lever cette indétermination, on calcule le produit scalaire
    Figure imgb0009
     .
    Figure imgb0006
    et on fait en sorte que le produit calculé soit positif.
  • Ce principe suppose que les zones d'incertitude de D' et D" ne se chevauchent pas. Cette condition est satisfaisante sans difficultés en pratique.
  • Le produit scalaire
    Figure imgb0011
    . V vaut (x"-x') cos ϕ + (y"-y') sin ϕ. Le circuit 40 représenté à la figure 9 effectue le calcul de cette expression et comprend un inverseur 41 sur lequel on agit pour maintenir cette expression à une valeur positive.
  • Le circuit 40 reçoit sur l'entrée A le signal de fréquence 200 Hz issu du circuit de base de temps 23 et sur l'entrée B le signal de fréquence (200 + 2n + 2 ϕ )Hz issu du filtre 31.
  • Le signal arrivant à la borne A est de la forme cos 21r fot avec fo = 200 Hz. Il est appliqué à un circuit 42 divisant la fréquence par 2, qui fournit les signaux cos (π fot + k π) et -cos (π fot + k π), qui sont appliqués aux deux entrées de l'inverseur 41 qui, suivant sa position, transmet l'un ou l'autre de ces signaux.
  • Le signal arrivant sur la borne B est de la forme cos (2 π fRt + 2 ϕ) avec fR = (200 + 2n)Hz. Ce signal est appliqué à un circuit 43 divisant la fréquence par 2, qui délivre un signal cos ( π fRt + ϕ + k π).
  • Ce signal est appliqué aux multiplicateurs 44 et 45. Le multiplicateur 44 reçoit d'autre part le signal + cos ( π fot + k π) issu de l'inverseur et le multiplicateur 45 reçoit le signal + sin (π fot + k π) obtenu après déphasage de π/2 dans un circuit 46 relié à la sortie de l'inverseur.
  • Des filtres passe-bas 47 et 48 sont reliés respectivement aux sorties des multiplicateurs 44 et 45, de sorte qu'on obtient à la sortie des filtres 47 et 48 des signaux dont la fréquence est la différence des fréquences des signaux d'entrée et qui sont donc représentatifs des fonctions trigonométriques cos ϕ et sin ϕ de l'angle de roulis absolu Q.
  • D'autre part, les signaux représentatifs des coordonnées x',x" et y', y", issus des circuits 24' et 24", sont appliqués à des soustracteurs 49 et 50 qui délivrent les différences x" - x' et y" - y'. Les sorties des soustracteurs 49 et 50 sont reliées à des multiplicateurs 51 et 52 -qui reçoivent les signaux cos ϕ et sin ϕ des filtres 47 et 48. Les produits (x" - x) cos ϕ et (y" - y') sin ϕ sont additionnés dans le circuit 53 qui délivre le produit scalaire
    Figure imgb0012
    .
    Figure imgb0006
    précité.
  • Le signal de sortie de l'additionneur 53 est appliqué en tant que signal de commande à l'inverseur 41 (liaison représentée en pointillé) de telle sorte que celui-ci est toujours dans la position qui aboutit à un produit scalaire positif.
  • Les valeurs cos ϕ et sin ϕ obtenues aux sorties C et D sont appliquées comme on l'a indiqué au circuit de commande des gouvernes.

Claims (8)

1. Système pour le guidage d'un engin selon une direction de visée, comprenant, à l'émission, une source d'émission produisant un faisceau lumineux dont l'axe définit la direction de visée et un dispositif de modulation du faisceau émis, et sur l'engin, au moins un photo-détecteur et un circuit de traitement pour déterminer, à partir du signal de sortie du détecteur, au moins une coordonnée de l'engin par rapport à la direction de visée, ladite coordonnée étant appliquée aux gouvernes de l'engin afin d'asservir la trajectoire de l'engin sur la direction de visée, caractérisé pa: le fait que le dispositif de modulation comprend une mire en forme de bande comportant des motifs répétitifs, un mouvement de translation à vitesse constante étant créé entre le faisceau et la mire, dans une direction perpendiculaire à l'axe du faisceau, chaque motif comprenant des parties opaques et transparentes, les parties opaques et/ou transparentes ayant une longueur (dimension suivant la direction de déplacement) qui varie suivant la hauteur considérée, et il est prévu une base de temps pour déterminer les deux coordonnées de l'engin.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la mire est un tambour creux entraîné en rotation autour de son axe et un organe de réflexion est placé au centre de la mire de manière à réfléchir le faisceau arrivant suivant l'axe de la mire, dans une direction radiale par rapport à la mire.
3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les parties opaques et transparentes de la mire ont des côtés inclinés à 45° par rapport aux bords de la mire.
4. Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les parties opaques (respectivement transparentes) sont des parallélogrammes, les deux parties transparentes (respectivement opaques) adjacentes à un tel parallélogramme étant des triangles ou trapèzes en disposition tête-bêche.
5. Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la base de temps nécessaire pour déterminer les coordonnées du détecteur à partir du signal émis par celui-ci est fournie par une seconde mire défilante entraînée en synchronisme avec la mire de modulation mais découplée de celle-ci pour le détecteur.
6. Système selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la seconde mire est un tambour coaxial à la mire de modulation au centre duquel est placé un organe de réflexion, lequel réfléchit le faisceau issu de la source et ayant traversé radialement la seconde mire vers l'organe de réflexion placé au centre de la mire de modulation.
7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le faisceau présente une polarisation linéaire, des moyens sont prévus à l'émission pour faire tourner le faisceau et donc son plan de polarisation, et l'engin porte deux photodétecteurs placés symétriquement par rapport à l'axe de l'engin, un troisième photodétecteur, associé à un polariseur et un circuit de calcul fournissant le roulis absolu q de l'engin à partir du signal de sortie du troisième photodétecteur et des coordonnées (x', y') (x", y"), fournies par les circuits de traitement associés aux deux premiers photodétecteurs.
8. Système selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le circuit de calcul comprend des moyens pour former la différence entre la fréquence du signal de sortie du troisième photodétecteur et celle correspondant à la vitesse de rotation du plan de polarisation, lesdits moyens fournissant l'angle de roulis ϕ à π près, lesdits moyens incluant un inverseur pouvant prendre deux positions, correspondant aux deux valeurs possibles pour ϕ, et des moyens pour calculer l'expression (x"-x') cos ϕ + (y" - y') sin ϕ, l'inverseur étant commandé de manière que cette expression soit constamment positive.
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