FR2528185A1

FR2528185A1 - Procede de localisation sous-marine au moyen d'impulsions sonores et dispositif pour sa mise en oeuvre

Info

Publication number: FR2528185A1
Application number: FR8309364A
Authority: FR
Inventors: Herbert Gritsch; Gritsch Herbert
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1982-06-04
Filing date: 1983-06-06
Publication date: 1983-12-09
Also published as: DE3221013A1; FR2528185B1; US4561076A; DE3221013C2; GB2122745A; GB2122745B; GB8315244D0

Abstract

DANS CE PROCEDE, POUR OBTENIR UNE GRANDE PRECISION DE RESOLUTION AVEC UNE GRANDE VITESSE D'AVANCE ET AVEC UNE FAIBLE DEPENSE DE MOYENS TECHNIQUES, UN PREMIER NAVIRE 12 ARROSE D'ONDES SONORES OU ULTRA SONORES UN DOMAINE D'EMISSION POUVANT ETRE PREDETERMINE ET LES ECHOS REFLECHIS, PROVENANT DU DOMAINE D'EMISSION 17, SONT RECUS PAR UN DEUXIEME NAVIRE 19, AVEC SELECTIVITE DIRECTIONNELLE, EN PROVENANCE D'UNE PLURALITE DE SECTEURS DE RECEPTION 22 DISPOSES EN EVENTAIL. LE DEUXIEME NAVIRE 19 NAVIGUE DANS UNE POSITION DECALEE LATERALEMENT ET EN ARRIERE PAR RAPPORT AU PREMIER, A UNE DISTANCE CONNUE DE CELUI-CI, DE MANIERE QUE LES SECTEURS DE RECEPTION 22 COUVRENT AU MOINS PARTIELLEMENT LE DOMAINE D'EMISSION 17, DONT LA LARGEUR AZIMUTALE EST CHOISIE EXTREMEMENT PETITE. A PARTIR DU TEMPS DE PARCOURS DES IMPULSIONS SONORES CORRESPONDANT AUX ECHOS, DE LA DISTANCE RELATIVE DES DEUX NAVIRES ET DE LA DIRECTION D'EMISSION, ON LOCALISE LES CENTRES DE REFLEXION CORRESPONDANTS AUX ECHOS DANS LE DOMAINE D'EMISSION 17 COUVERT PAR LE SECTEUR DE RECEPTION 22 CORRESPONDANT.

Description

L'invention concerne un procédé de localisation s Ous-ma-

rine utilisant des impulsions sonores, en particulier pour la détection et/ou la classification d'objets se trouvant sur le fond d'une nappe d'eau ou à proximité de ce fond, dans lequel un domaine d'émissions pouvant être prédéterminé est soumis à des ondes sonores à partir d'un véhicule nautique et des échos

réfléchis à partir du domaine d'émission sont reçus avec sélec-

tivité directionnelle dans une pluralité de secteurs de récep-

tion disposés en éventail et dans lequel, sur la base du temps de parcours des impulsions sonores correspondantes, ces échos sont attribués à leurs centres de réception à l'intérieur du

secteur de réception correspondant.

Dans un appareil sonar déjà connu, qui travaille en ap-

plication de ce procédé, et que l'on appelle sonar à vision

latérale, les transducteurs d'émission et un dispositif récep-

teur à sélectivité directionnelle sont montés sur un seul et

même navire, ou autre véhicule nautique et les deux caractéris-

tiques directionnelles sont orientées à peu près transversale-

ment à la direction de la marche du navire Le transducteur émet-

teur irradie un domaine d'émission relativement large transver-

salement à la direction de la marche du véhicule Le dispositif récepteur, qui présente un transducteur de réception dont la

longueur est beaucoup plus grande que celle du transducteur d'é-

mission, couvre simultanément plusieurs domaines de réception en forme de bandes qui sont juxtaposées à l intérieur du domaine d'émission.

Avec cet appareil sonar, on peut obtenir une vitesse d'a-

vance relativement grande pour le navire et, de cette façon,

une haute capacité de recherche et d'exploration.

Malheureusement, la qualité de la résolution est fonction de la largeur azimutale des domaines de réception, c'est-à-dire de l'angle d'ouverture des secteurs de réception qui sont issus du transducteur de réception et cette qualité est d'autant plus

grande que l'angle d'ouverture est plus petit La vitesse d'a-

vance dépend au contraire de l'angle d'ouverture du faisceau d'é-

mission partant du transducteur d'émission (faisceau d'émission)

et elle est directement proportionnelle à cet angle Etant don-

né que la totalité du domaine d'émission doit être couverte par

les secteurs de réception, l'obtention d'une résolution exploi-

table exige un très grand nombre de secteurs de réception ex- trêmement petits Ceci impose des spécifications très sévères aussi bien pour les transducteurs de réception que pour la transformation des signaux nécessaires pour la formation des secteurs de réception (faisceaux de réception) Ce traitement des signaux exige une capacité de calcul non négligeable et une

grande dépense de matériel.

En outre,l'appareil sonar connu ne peut être utilisé que dans certaines conditions pour la détection des mines, parce

que, en raison de la direction de détection, qui est exclusive-

ment latérale par rapport à la direction de la marche, le navi-

re qui porte cet appareil sonar peut, dans la recherche de champs de mines pénétrer accidentellement dans de tels champs et qu'il est donc constamment en grand danger Pour la détection des mines, on n'installe donc de tels appareils sonar que sur des navires chercheurs sans équipage et il est nécessaire de prévoir un deuxième navire pilote, qui accompagne le navire chercheur à distance de sécurité Cependant, en raison de la grande dépense de moyens mécaniques et électroniques installés

dans le navire chercheur, le risque de perte est très élevé.

L'invention a pour but de perfectionner le procédé du genre cité de manière à réduire considérablement la dépense de moyens techniques nécessaires pour le transducteur de réception et la formation de la direction, tout en permettant d'obtenir en même temps un pouvoir de résolution élevé et des capacités de recherche d'autant plus grands En même temps, le procédé doit apporter la possibilité d'utiliser des composants déjà existants, par exemple le dispositif récepteur avec correction

préalable de la direction, d'installations sonar complètes des-

tinées à d'autres applications et de rendre ces composants uti-

3 ' isables également pour le but visé selon l'invention par des

modifications et/ou compléments relativement faibles.

Selon l'invention, ce problème est résolu, dans un pro-

cédé du genre défini plus haut par un dispositif caractérisé en ce que la réception de l'écho est réalisée par un deuxième véhicule nautique qui navigue dans une position décalée en ar- rière par rapport au premier véhicule nautique, à une distance de celui-ci telle que les secteurs de réception couvrent au

moins partiellement le domaine d'émission, en ce que la lar-

geur azimutale de chaque domaine d'émission arrosé d'ondes so-

nores est choisi très petit et en ce que, pour attribuer les centres de réflexion aux échos, on détermine, en supplément du temps de parcours des impulsions sonores, la distance relative des deux véhicules nautiques et la direction d'émission, au

moins à l'instant d'émission.

Le procédé selon l'invention a l'avantage consistant en

ce que le degré de résolution est indépendant de l'angle d'ou-

verture des secteurs de réception et que, abstraction faite de la longueur des impulsions d'émission, ce degré n'est déterminé

que par la largeur azimutale du domaine d'émission.

La dépense de moyens techniques pour la concentration en faisceaux et la focalisation du faisceau d'émission unique est toutefois beaucoup plus faible que celle nécessaire pour la

formation d'un grand nombre de secteurs de réception extrême-

ment étroits De cette façon, dans le procédé selon l'invention, on peut utiliser à la réception des sonars de quille de la technique antérieure avec correction préalable de la direction

sur le côté réception, et dont la largeur azimutale des sec-

teurs de réception, comportant un angle d'ouverture des fais-

ceaux de réception, d'environ 20 à 80, n'est pas suffisant dans le cas de l'appareil sonar connu décrit au début pour obtenir une précision de résolution exploitable On peut même utiliser des sonars de quille comportant un angle d'ouverture beaucoup plus grand des secteurs de réception ou faisceaux de réception

sans préjudice de la précision de résolution L'angle d'ouver-

ture du faisceau de réception influence exclusivement la succes-

sion maximum d'impulsions de réception puisque l'intervalle de succession dans le temps des impulsions d'émission successives ne doit pas être plus petite que le temps de parcours d'une

imnulsion d'émission dans la direction d'émission sur un sec-

teur de réception Le temps de parcours croît avec l'accroisse- ment de l'angle d'ouverture, de sorte que la fréquence de la

succession d'impulsions d'émission décroît La vitesse d'avan-

ce du dispositif qui travaille d'après ce procédé doit donc ê-

tre réduite pour éviter qu'il ne subsiste des zones non couver-

r C tes Avec une même précision de réception, la capacité de re-

cherche du dispositif décroît donc avec l'accroissement de la largeur azimutale des secteurs de réception Le procédé selon l'invention permet donc d'utiliser des appareils sonar complets déjà installés sur les navires pour d'autres applications, par

exemple les sonars de quille, à base plane ou à base cylindri-

que, pour l'exploration du fond des mers et/ou la détection des mines, ou encore pour la classification, la dépense de moyens

techniques nécessaires pour cela étant relativement faible com-

parativement à celle d'un sonar à vision latérale complet du

genre connu décrit au début utilisée pour atteindre le même but.

Le domaine de travail d'un sonar travaillant conformément au procédé selon l'invention se trouve à une distance beaucoup plus grande en avant du navire pilote portant le dispositif de réception que dans le cas des sonars Kiel antérieurs qui sont

utilisés quelquefois pour la détection des mines Dans l'appli-

cation à la détection des mines, ceci se traduit par une pro-

tection considérablement améliorée du navire pilote Etant donné que les composants montés sur le navire chercheur qui navigue en avant pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention,

comme les transducteurs d'émission éventuellement, les disposi-

tifs de navigation, ne représentent qu'une faible partie de

l'ensemble de l'installation sonar nécessaire pour cela, le ris-

que de perte dans l'application à la détection des mines est

considérablement réduit.

Dans un mode particulièrement avantageux de mise en oe::-

vre du procédé selon l'invention, à chacun des secteurs de ré-

ception est attribuée une fenêtre de temps comportant une li-

mite de temps supérieure et une limite de temps inférieure; les limites de temps sont déterminées sur la base des temps de parcours des impulsions sonores, mesurées au lieu d'émission dans la direction d'émission jusqu'à la réflexion aux limites latérales du secteur de réception correspondant, et, de l, au lieu de réception, la limite de temps inférieure résultant

de la réflexion à la limite avant du secteur de réception cor-

respondant qui se trouve en avant dans le sens de l'émission,

et est dirigé vers le lieu d'émission et la limite de temps su-

périeure résulte de la réflexion à la limite arrière du secteur

de réception-correspondant, considéré dans le sens de l'émis-

sion, qui est la plus éloignée du lieu d'émission; l'instant d'émission de l'impulsion sonore qui correspond à un écho est

calculé à partir du temps de parcours de l'impulsion sonore cor-

respondante et de la fenêtre de temps du secteur de réception

dans lequel l'écho a été reçu; on détermine le lieu géométri-

que des points pour lesquels la somme des distances séparant

respectivement chacun de ces points, d'une part, du lieu d'é-

mission à l'instant d'émission calculé et, d'autre part, du lieu de réception à l'instant de réception, est constante et égale au temps de parcours de l'impulsion sonore correspondante

multiplié par la vitesse du son et en ce qu'on prend comme cen-

tre de réflexion de l'écho le point d'intersection de la cour-

be de ce lieu géométrique avec la direction d'émission issue

du lieu d'émission à l'instant d'émission.

Le fait d'attribuer les fenêtres de temps aux différents

secteurs de réception permet de réaliser une sélection de l'é-

cho reçu en fonction du temps initial et du lieu initial d'une

façon simple et sans grande dépense de calcul Lorsqu'on con-

naît l'instant d'émission et le lieu d'émission correspondant à l'écho, on obtient le centre de réflexion de l'écho à partir de la direction d'émission à l'instant d'émission et du temps

*de parcours de l'impulsion sonore, en tenant compte de la dis-

tance séparant le lieu d'émission du lieu de réception, grâce à des relations géométriques simples L'erreur réalisée dans ce cas dépend exclusivement de l'angle d'ouverture du faisceau

d'émissions et de la longueur de l'impulsion d'émission.

Un dispositif particulièrement avantaoeux pour la mise

en oeuvre du procédé selon l'invention comprend un transduc-

teur d'émission agencé sur un véhicule nautique, présentant une direction diémission qui est de préférence orientée à peu

près transversalement à la direction de déplacement, un dispo-

sitif récepteur à sélectivité directionnelle comprenant un

transducteur de réception, dont le domaine de réception est di-

visé, pour la sélection de la direction, en un certain nombre de secteurs de réception disposés en éventail, qui se recouvrent

de préférence et un dispositif servant à donner une représenta-

tion des échos reçus en fonction de l'éloignement et de la di-

rection, et il est caractérisé en ce que le transducteur d'é-

mission présente un lobe principal d'émission possédant un an-

gle d'ouverture azimutale très petit comparativement à l'angle d'ouverture des secteurs de réception, de préférence plusieurs

fois plus petits, le diviseur étant au moins égal à une puissan-

ce de dix, en ce que le transducteur de réception est agencé sur un deuxième véhicule nautique qui navigue à une distance connue du premier véhicule nautique, avec décalage latéral par rapport à celui-ci, de telle manière que sa région de réception

qui se trouve de préférence dans la direction d'avance du deu-

xième véhicule nautique, couvre au moins partiellement le lobe

principal d'émission et en ce que le dispositif destiné à don-

ner une représentation des échos en fonction de l'éloignement et de la direction comprend un correcteur d'échos qui est relié

au dispositif récepteur et qui attribue les échos qui sont re-

çus à un instant de réception en provenance de secteurs de ré-

ception à un centre de réflexion contenu dans le secteur de ré-

ception correspondant sur la base du temps de parcours des im-

pulsions sonores correspondantes, de la distance des deux vé-

hicules nautiques et de la direction d'émission existant à l'ins-

tant d'émission.

Avec les installations de compas prévues, on dispose

d'informations sur le cap instantané du premier véhicule nau-

tique et, de cette façon, d'une détermination exacte de la di-

rection d'émission par rapport au cap du deuxième véhicule nau-

tique Les capteurs de navigation additionnels servent à amé-

liorer la précision de marche des véhicules nautiques Grâce

à la disposition des éléments transducteurs sur un arc de cer-

cle, on peut obtenir une concentration extrême du lobe princi-

pal de l'émission, qui possède un angle d'ouverture azimutale

d'environ 0,20.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

apparaîtront au cours de la description qui va suivre Aux des-

sins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, la Fig 1 est une représentation schématique d'une vue de dessus de l'installation sonar sur un navire de chercheur et un navire pilote; la Fig 2 est une coupe longitudinale du transducteur d'émission monté sur le navire chercheur représenté en coupe;

la Fig 3 est un schéma bloc des composants de l'ins-

tallation sonar de la Fig 1;

la Fig 4 est une représentation schématique de la ré-

gion de réception formée de quatre secteurs de réception d'un dispositif récepteur monté sur le navire pilote de la Fig 1 la Fig 5 est un diagramme de temps des fenêtres de temps correspondant aux secteurs de réception de la Fig 4, pour quatre instants d'émission successifs; la Fig 6 et la Fig 7 sont des représentations de

deux exemples de disposition dans l'espace du centre de réfle-

xion et du lieu d'émission et de réception à deux instants dif-

férents de réception de l'écho

la Fig 8 est un schéma bloc d'un appareil de correc-

tion de l'écho selon la Fig 3;

la Fig 9 est un schéma bloc d'un dispositif sélec-

teur de fenêtre qui est compris dans le correcteur d'écho de la Fig 8 la Fig 10 est un schéma bloc d'un calculateur de coordonnées contenu dans le correcteur d'écho de la Fin 8

la Fig 11 est une représentation schématique expli-

cative du navire chercheur et du navire pilote en plusieurs

lieux d'émission et de réception.

Sur la Fig 1, on a représenté schématiquement et en vue de dessus un appareillage sonar destiné à l'exploration

du fond des mers, en vue de la détection et/ou de la classifi-

cation d'objets se trouvant sur ou à proximité du fond de la mer, en particulier des mines de fond L'installation sonar comprend un transducteur d'émission 10 et un transducteur de réception 11 Le transducteur d'émission 10 est installé sur un premier véhicule nautique, appelé le navire chercheur 12 et il est composé d'un grand nombre d'éléments transducteurs 13 juxtaposés dans la direction longitudinale du navire chercheur 12 Comme le montre la Fig 2, les éléments transducteurs 13

du transducteur d'émission 10 sont disposés sur un arc de cer-

cle Avec la distance de travail habituelle r entre le navire chercheur 12 etle fond 15 de la mer, le centre de courbure 14

de l'arc de cercle de la face inférieure du transducteur d'é-

mission 10 se trouve sur le fond 15 de la mer Une ligne qui passe par ce centre de courbure 14 et s'étend transversalement

à la direction longitudinale du navire chercheur 12 est appe-

lée l'axe focal 16 Avec une focalisation correcte, l'axe fo-

cal 16 s'étend sur le fond 15 de la mer perpendiculairement à

un plan vertical passant par les éléments transducteurs 13.

Chaque point de l'axe focal 16 se trouve donc à la même distan-

ce de tous les éléments transducteurs 13 Grâce à cette consti-

tution du transducteur d'émissions 10, le lobe principal d'é-

mission 17 du transducteur d'émission 10, qui est représenté schématiquement sur la Fig 1, se trouve concentré de façon

extrêmement étroite dans la direction horizontale, indépendam-

ment de l'éloignement c'est-à-dire que, par exemple, il pré-

sente un angle d'ouverture azimutale 2 j 5 _ 3 = 0,20 Au contrai-

re, dans la direction verticale, le lobe principal d'émission 17 n'est que très faiblement concentré Le navire chercheur 12 est avantageusement constitué par un véhicule sous-marin de

sorte que la distance de travail du navire chercheur 12 au-

dessus du fond 15 de la mer peut alors être maintenue constam-

ment égale à la distance prédéterminée r séparant le transduc-

teur d'émission 10 de l'axe focal 16.

Le transducteur de réception 11 est monté sur un deuxiè-

me véhicule nautique, le navire pilote 19, et constitue une

partie d'un dispositif récepteur 18 à sélectivité directionnel-

le Le transducteur de réception 11 qui n'est représenté que schématiquement sur les Fig 1 et 3 peut être constitué par une base linéaire, circulaire, plane ou cylindrique, comportant un grand nombre d'éléments transducteurs 24 Avec un formateur de faisceaux 20, le dispositif récepteur 18 possède un certain nombre de canaux de réception à sélectivité directionnelle de sorte que le domaine de réception 21 du dispositif récepteur

18 représenté schématiquement sur la Fig 1 est divisé en sec-

teurs de réception 22 qui se recouvrent légèrement Le disposi-

tif récepteur 18 comporte également un dispositif 23 de traite-

ment des signaux placé en aval du formateur de faisceaux 20, qui reconnaît les échos contenus dans les signaux de réception par des méthodes connues de filtration de la fréquence et du temps, régulation d'amplitude et/ou détection à seuil Le transducteur de réception 11 est installé sur le navire pilote 19 de manière que la région de réception 21 du dispositif de réception 18 se trouve dans la direction d'avance du navire pilote 19, comme on l'a indiqué schématiquement sur la Fig 1 Le navire pilote 19 navigue en arrière du navire pilote 12, avec décalage latéral d'une distance connue par rapport à celui-ci, de sorte que les

secteurs de réception 22 de la région de réception 21 du dis-

positif récepteur 18 captent au moins partiellement les lobes

principaux d'émission 17 rayonnés par le transducteur d'émis-

sion 10.

Conformément au procédé de détection et de classifica-

' tion d'objets qui se trouvent à proximité du fond 15 de la mer, un domaine d'émission pouvant être prédéterminé est arrosé

d'impulsions d'ondes sonores émises dans l'eau, qui sont forte-

ment concentrées en faisceau dans le plan horizontal et faible-

nient concentrées en faisceau dans le plan vertical A cet ef- fet, il est prévu sur le navire chercheur 12 un émetteur 25 qui produit des impulsions électriques de durée, fréquence porteuse, cadence de cycle et puissance d'émission prédéterminées et les envoie au transducteur d'émission 10 Les échos réfléchis dans

le domaine d'émission sont reçus avec sélectivité direction-

nelle par le navire pilote 19 équipé du dispositif récepteur 18, par l'intermédiaire des secteurs de réception 22 A chaque

écho reçu, on détermine le temps de parcours de l'impulsion so-

nore En même temps, on détermine la distance relative entre le

navire chercheur 12 et le navire pilote 19 et ainsi que la di-

rection d'émission A partir de ces trois grandeurs et à l'aide d'un calcul de correction effectué dans un correcteur d'échos 26, les centres de réflexion des échos reçus sont déterminés

correctement en position à l'intérieur des secteurs de récep-

tion 22 et représentés et déterminés cartographiquement à l'aide

d'un dispositif traceur 27 Pour déterminer la direction d'émis-

sion du transducteur d'émission 10, le corps du navire cher-

cheur 12 est constamment déterminé au moyen d'un compas 28 et

elle est transmise par une canalisation de données 29 au navi-

re pilote 19 et, là, transmise au correcteur d'échos 26 Pour déterminer la position instantanée des différents secteurs de

réception 22, le corps du navire pilote 19 est également sur-

veillé constamment par un compas 30 dont les données sont éga-

lement transmises au correcteur d'échos 26 Pour la détermina-

tion précise de la position du navire chercheur 12 par rapport au navire pilote 19, c'est-à-dire, pour la détermination de la distance entre les deux navires, on procède en supplément à la réception et à l'évaluation directe des émissions d'impulsions

issues du transducteur d'émission 10 Pour augmenter la préci-

sion de l'opération, il est prévu, aussi bien sur le navire cher-

il cheur 12 que sur le navire pilote 19, un capteur de navigation

31 ou 32 respectivement, dont les données sont également trans-

mises au correcteur d'échos 26, cette transmission s'effec-

tuant bar l'intermédiaire de la canalisation de données 29 pour le cas du capteur de navigation 31 du navire chercheur 12.

Les capteurs de navigation 31 et 32 qui servent à la détermina-

tion précise du cap et de la position du navire chercheur 12 et du navire pilote 19 peuvent être constitués, par exemple par des sonars de navigation Doppler déjà connus Un tel sonar de navigation Doppler est décrit, par exemple, dans le brevet de

la R F A DE-22 11 063.

L'attribution des échos reçus par l'intermédiaire des

secteurs de réception 22 aux centres de réflexion dans le do-

maine d'émission, qui est arrosé par le lobe principal d'émis-

sion 17 du transducteur d'émission 10, est réalisée dans le

correcteur d'échos 26 par le procédé suivant.

Pour la correction des échos, c'est-à-dire pour attri-

buer les échos aux centres de réflexion correspondants par lesquels ils ont été engendrés, on associe aux divers secteurs

de réception 22, c'est-à-dire aux canaux de réception du dispo-

sitif récepteur 18, des fenêtres de temps 33 présentant une li-

mite de temps inférieure t G 1 et une limite de temps supérieure

t G 2 * Sur la Fig 5 on a représenté schématiquement les fenê-

tres de temps 33 en fonction du temps pour sept secteurs de ré-

ception B 2 à B 8 représentés schématiquement sur la Fig 4, les

divers instants d'émission T 0, T O + t t, T O + 2 j Ct, etc for-

mant les paramètres Les limites de temps t Gl et t G 2 sont dé-

terminées en regard des temps de parcours des impulsions sono-

res, qui sont mesurés, à partir du lieu d'émission S dans la

direction d'émission 34, jusqu'à la réflexion aux limites la-

térales G 1 et G 2 des secteurs de réception 22 (B 2 à B 8) et, de là, jusqu'au lieu de réception E (Fig 4) Ici, la limite de temps inférieure est obtenue à partir de la réflexion sur la limite avant G dans la direction 34 de l'émission, qui est

dirigée vers le lieu d'émission S et la limite de temps supé-

rieure à partir de la réflexion sur la limite G du secteur de réception 22 correspondant qui est en arrière dans le sens 34 de l'émission, qui est à l'opposé du lieu d'émission S Sur la Fig 4, ceci est représenté graphiquement pour le secteur 3 de réception B 2 Le trajet SG 1 E, divisé par la vitesse du son donne alors la limite de temps inférieure t G 1 et le trajet

* 521 divisé par la vitesse du son donne la limite de temps su-

périeure t G 2 pour la fenêtre de temps 33 correspondant au sec-

teur de réception B 2 Les autres fenêtres de temps 33 sont in-

diquées de la même façon Les limites de temps pour les diffé-

rents secteurs de réception 22 croissent avec l'accroissement

de la distance séparant chaque secteur de réception 22 consi-

déré du lieu d'émission S et, dans le cas du secteur de récep-

tion 22 immédiatement adjacent, comme on l'a représenté sur la

Fig 4, les différentes limites de temps de secteurs de récep-

tion 22 adjacents diffèrent l'un de l'autre du temps de par-

cours d'une impulsion sonore transversalement à un secteur de

réception 22.

Dans l'exemple, on suppose que le transducteur d'émis-

sion 10 émet des impulsions d'émission d'une période At Le

début d'émission est l'instant TO La fréquence de la succes-

sion d'impulsions d'émission est donc 1/A t La période des impulsions d'émission dépend ici de la largeur des secteurs

de réception 22, considérée dans la direction d'émission 34.

Elle doit être au moins assez grande pour que une impulsion sonore ait déjà quitté le secteur de réception 22 avant que

l'impulsion d'émission suivante ne pénètre dans le même sec-

teur de réception 22 Avec l'émission d'une autre impulsion d'émission, les fenêtres de temps 33 des différents secteurs de réception 22 sont décalées vers des temps plus élevés d'une valeur égale à cet intervalle de temps A t Sur la Fig 4, on a représenté un tel schéma de temps des fenêtres de temps 33 pour quatre instants d'émission différents qui sont distants chacun d'une période d'émission At Grâce à ces fenêtres de temps 33, les secteurs de réception 22 sont libérés pour la réception d'après un schéma de temps déterminé A un instant t El, dans lequel un écho est reçu, ce sont par exemple, parmi les secteurs de réception 22, le secteur de réception B 5, le secteur de réception B 3 et le secteur de réception B 2 qui sont libérés Etant donné que l'écho reçu à l'instant de réception tsi a été reçu par l'intermédiaire du secteur de réception B 2, on peut constater sans difficulté que l'écho provient d'une

impulsion sonore qui a été émise à l'instant t O + 2 4 t A par-

tir du temps de parcours de l'impulsion sonore, calculé à par-

tir du début d'émission To, et de la fenêtre de temps 33 du secteur deréception 22 dans lequel l'écho a été reçu, on peut donc déterminer l'instant d'émission et le lieu d'émission de l'impulsion sonore qui a donné lieu à l'écho Etant donné que, de cette façon, le temps de parcours original de l'impulsion sonore est connu, c'est-à-dire le temps qui s'est écoulé entre l'émission de l'impulsion sonore et l'arrivée de l'écho dans le dispositif de réception, temps qui est, dans cet exemple, l'intervalle de temps compris entre l'instant d'émission T O + 2 tst et l'instant de réception t 1, on peut maintenant

trouver le centre de réflexion R de cet écho Pour cela, on dé-

termine le lieu géométrique de tous les points pour lesquels

la somme des distances au lieu d'émission S à l'instant d'émis-

sion calculé (dans l'exemple T + 2 Lt) et au lieu de réception E à l'instant de réception (dans l'exemple, t El) est constante

et égale au temps de parcours correspondant de l'impulsion so-

nore multiplié par la vitesse de propagation du son La courbe

de lieu géométrique 35 obtenue pour tous ces points est une el-

lipse et elle est représentée sur la Fig 6 pour le cas de l'e -

xemple considéré Etant donné que le cap du navire chercheur 12 est constamment surveillé, la direction d'émission 34 à chaque

instant, et donc à l'instant d'émission t O + 2 k Xt) dans l'exem-

ple, est également connue Le point d'intersection entre la di-

rection d'émission 34 et la courbe 35 du lieu géométrique donne le centre de réflexion R de l'écho reçu à l'instant tl Sur la Fig 7, on a représenté encore un autre exemple

pour un échn reçu à l'instant t 2 Comme on peut le reconnai-

tre sans difficulté, compte tenu de la valeur prédéterminée des temps, l'écho reçu dans le secteur de réception B 7 doit provenir d'une impulsion sonore qui a été émise à l'instant T O au lieu d'émission S Le centre de réflexion R est obtenu de la

même façon qu'on l'a décrit et qu'on peut le voir sans diffi-

culté sur la F g 7.

La précision de la détermination du centre de réflexion R dépend uniquement de la largeur azimutale du lobe principal d'émission 17 Sur les Fig 4, 6 et 7, la direction d'émission

34 a été indiquée, pour simplifier, par l'axe du lobe d'émis-

sion principale 17 Toutefois, dans le cas d'un angle d'ouver-

ture du lobe principal d'émission, 2 4-3 de O,20, l'erreur pos-

sible est relativement faible.

De même que dans les sonars à vision latérale déjà con-

nus, le dispositif sonar décrit plus haut, ou le procédé décrit plus haut, donne une image de la structure du fond marin 15 et des objets posés sur ce fond ou situés à proximité de ce dernier De même, il se forme ce qu'on appelle une ombre portée de l'objet sur le fond marin 15, ainsi qu'il est bien connu dans le domaine des sonars à vision latérale, ombre à l'aide de laquelle l'objet localisé peut être classifié La capacité

de performances du dispositif de recherche décrit dépend uni-

quement de la largeur azimutale des secteurs de réception 22.

Plus l'angle d'ouverture azimutale des secteurs de réception 22

est petit, plus grande peut être choisie la fréquence de succes-

sions d'impulsions d'émission et, par conséquent, la vitesse

d'avance de l'installation sonar Le nombre des secteurs de ré-

ception juxtaposés présents détermine la largeur du domaine de

recherche couvert lors de la marche du dispositif de recherche.

Pour maintenir la dépense de moyens techniques de cal-

cul pour le correcteur d'échos 26 à une valeur aussi basse que possible, il est avantageux de faire naviguer le navire pilote 19 et le navire chercheur 12 parallèlement l'un à l'autre, au

même cap et à la même vitesse, de manière que la distance en-

tre le navire pilote 19 et le navire chercheur 12 soit toujours

constante Les variations de cap du navire chercheur 12 in-

fluent sur la direction d'émission et les variations de cap du navire pilote 19 influent sur la position du domaine de récep- tion 21 du dispositif récepteur 18 et les deux variations de cap influent sur les positions relatives du navire pilote 19 et du navire chercheur 12 et, par conséquent, sur la distance qui les sépare Si les grandeurs direction d'émission et distance relative ne peuvent pas être maintenues constantes, on doit en

tenir compte dans le calcul de correction.

L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation

décrit plus haut C'est ainsi que, pour la correction de l'é-

cho, il est également possible de renoncer aux fenêtres de temps combinées aux secteurs de réception 22 et, en remplacement, de déterminer les durées de parcours des impulsions sonores d'un

écho reçu à un instant de réception par rapport aux points d'é-

mission possibles Dans cette opération, on doit exclure les instants d'émission auxquels le temps de parcours calculé du signal est plus petit que la distance mesurée en temps entre le lieu de réception et le lieu d'émission à l'instant d'émission correspondant De même, on peut exclure les instants d'émission pour lesquels on obtient des temps de parcours de signaux qui

sont plus grands que le temps de parcours qu'une impulsion so-

nore demande pour aller du lieu d'émission, dans la direction d'émission transversale à la région de réception 21, jusqu'au point de réflexion à l'extrémité de la région de réception 21 et, de là, au lieu de réception Les différences de temps de parcours résiduelles sont données comme temps de parcours des impulsions sonores A chaque combinaison du lieu de réception

et de l'un des lieux d'émission, pour laquelle un temps de par-

cours d'impulsion sonore a été déterminé, on détermine le lieu

géométrique de tous les points pour lesquels la somme des dis-

tances temporelles, rapportées à la vitesse du son, au lieu de réception d'une part et au lieu d'émission d'autre part, est

constante et égale au temps de parcours d'impulsion sonore cor-

respondant La courbe de ces points est également une ellipse.

A chaque combinaison comprenant le lieu de réception et l'un

> des lieux d'émission possibles, on obtient donc une ellipse.

Ces ellipses coupent les directions d'émission provenant des

lieux d'émission possibles Ici, seuls sont des centres de ré-

flexion significatifs, les points d'intersection qui se trou-

vent dans les secteurs de réception dans lesquels des échos

ont été reçus à l'instant de réception.

Une forme possible de réalisation du formateur de fais-

ceaux 20 de la Fig 3 est décrit dans le brevet U S 3 810 082.

Dans l'exemple de la Fig 4, qui comporte au total huit fais-

ceaux ou secteurs de réception 22, le formateur de faisceaux 13 20 forme huit canaux de direction dont les signaux de réception

sont traités séparément dans le dispositif de traitement des si-

gnaux 23 placé en aval.

Le dispositif 23 de traitement des signaux sert à ex-

traire l'écho cible des signaux de réception Un exemple pos-

sible de réalisation d'un tel dispositif 23 de traitement des signaux est décrit dans le brevet US 3 504 333 pour un canal

directionnel Les échos cibles extraits sont présents séparé-

ment pour les différents canaux directionnels à la sortie du dispositif 23 de traitement des signaux et sont acheminés au correcteur d'échos 26 qui procède à l'attribution de l'écho cible considéré à son faisceau correspondant et calcule la

position exacte de la cible, c'est-à-dire du centre de réfle-

xion des impulsions sonores, à l'intérieur d'un secteur de ré-

ception 22.

Un schéma bloc d'un exemple de réalisation du correcteur d'échos 26 est représenté à la Fig 8 Le cap et la position

du navire chercheur et du navire pilote sont transmis au cor-

recteur d'échos 26, comme on l'a décrit à la Fig 3, par les connexions indiquées en 28, 31, 30 et 32 sur la Fig 8, qui sont représentatives des unités qui leur sont connectées: le compas

28 ou 30 et le capteur de navigation 31 ou 32 du navire cher-

cheur 12 ou du navire pilote 19 respectivement Un exemple de réalisation d'un capteur de navigation 31 ou 32 est décrit dans le brevet US 3 849 636 Le capteur de navigation décrit dans ce document donne la position exacte du navire, en lon- gitude et latitude géographiques ( A Af) tandis que le compas

28 ou 30 donne le cap ou angle de route rapporté au Nord.

Le correcteur d'échos 26 présente un dispositif 40 sé-

lecteur de fenêtres, plusieurs calculateurs de coordonnées 41, une mémoire d'échos 42 munie d'un dispositif sélecteur 43 et, éventuellement, un transformateur de coordonnées 44 destiné à transformer les coordonnées X, Y rapportées au navire chercheur 12, qui sont calculées dans le calculateur de coordonnées 41,

en longitude et latitude géographiques > et f Pour expli-

quer le fonctionnement du correcteur d'échos 26, on considére-

ra tout d'abord la Fig Il en combinaison avec la Fig 4 Sur la Fig 11, on a représenté les points d'émission Sn du navire chercheur 12 et les points de réception Ek du navire pilote 12 à trois instants différents L'émetteur mobile 25, qui émet avec une fréquence de succession d'impulsions d'émission f

1/A t, émet par exemple, sa première impulsion au lieu d'émis-

sion Si Lors de l'émission de la deuxième impulsion, ce qui se produit At plus tard, son lieu d'émission est 52 tandis que le lieu de réception s'est déplacé de E à E 2 > de sorte que l'impulsion émise par l'émetteur 25 au lieu d'émission S n, par exemple Si, est reçu, après réflexion sur une cible Z, i par exemple Z 2 par le récepteur 18 au lieu de réception Ek, par

exemple E 2 La relation entre les lieux d'émission et de ré-

ception, c'est-à-dire la distance entre le lieu que le navire

chercheur 12 occupait à l'instant d'émission et celui que le na-

vire pilote 19 occupait à l'instant de réception est désignée par dni à l'instant 11 Par rapport à ces droites de jonction, l'émetteur 25 émet sous un angle d Pour simplifier, on

n, -1.

suppose que le navire chercheur 12 et le navire pilote 19 navi-

guent au même cap et à la même vitesse.

A chaque impulsion d'émission émise par l'émetteur 25, est maintenant associé un calculateur de coordonnées 41 de sor

te que le correcteur d'échos 26 doit posséder un nombre de cal-

culateurs de coordonnées 41 égal au nombre des impulsions d'é-

mission qui circulent en même temps dans la région de réception

21 Dès qu'une impulsion d'émission a quitté la région de ré-

ception 21, le calculateur de coordonnées 41 qui lui était af-

fecté est libre et peut maintenant être affecté -à une nouvelle

impulsion d'émission Maintenant, à l'aide du dispositif sélec-

teur de fenêtres 40, chaque impulsion d'émission émise est pra-

tiquement suivie sur son trajet dans l'eau, et à cet effet, des fenêtres de temps 33 telles qu'elles sont représentées sur la Fig 5 sont affectées aux différents calculateurs de coordonnées

41 Les fenêtres de temps 33 sont ouvertes tour à tour, et à sa-

voir pour la durée de la largeur de fenêtre t G 2 t Gl, cepen-

dant que à chaque instant, seule l'une des fenêtres 33 affectées

à un calculateur de coordonnées 41 est ouverte Chaque calcula-

teur de coordonnées 41 est relié sur l'une des fenêtres de temps 33 qui lui sont affectées, à l'un des canaux de réception du

dispositif récepteur 48 qui appartiennent aux secteurs de récep-

tion 22, canaux qui sont désignés sur la Fig 9 par 0,1 7 et conduisent chacun les signaux de réception traités provenant des secteurs de réception B 1, B 2 B 8 La largeur de fenêtre

t G 2 G t l correspond au temps de parcours de l'impulsion d'émis-

sion dans la direction d'émission à travers un secteur de récep-

tion 22 Pour simplifier, on a supposé sur la Fig 5, de même

que dans le schéma bloc selon la Fig 9, que le temps de par-

cours de l'impulsion d'émission est identique à travers tous les secteurs de réception 22 et que, par conséquent, la largeur

de toutes les fenêtres de temps est la même, ce qui n'est vala-

ble que dans le cas d'un grand éloignement entre le navire pi-

lote 19 et le navire chercheur 12 Toutefois, ainsi qu'on peut

le voir sur la Fig 4, le temps de parcours de l'impulsion d'é-

mission à travers les secteurs de réception centraux B 3 B 6 est plus petit qu'à travers les secteurs de réception extérieurs

B 1, 13, et B 7, B de la région de réception 21 Toutefois, se-

2 7 > 8

lon la Fig 9, les différences de largeur de fenêtres de temps 33 qui en résultent peuvent être réalisées sans difficulté dans le dispositif sélecteur de fenêtres 40 de la Fig 9 avec une faible dépense de moyens techniques.

Le début d'ouverture des fenêtres 33 affectées à un cal-

culateur de coordonnées 41 est décalé par rapport au début d'ou-

verture des fenêtres 33 qui sont affectées à un calculateur de coordonnées 41 suivant ou précédent d'une différence de temps

qui correspond à la période d'impulsion d'émission 4 t On en-

tend par calculateur de coordonnées suivant ou précédent un calculateur qui est affecté à une impulsion d'émission suivante

ou précédente de la succession d'impulsions d'émission Le dé-

but d'ouverture est avantageusement déclenché par la réception

directe de l'impulsion d'émission, de sorte que la première fe-

nêtre 33 du premier calculateur de coordonnées 41 (n 1) est ou-

verte lorsque le signal direct issu de la première impulsion d'émission est détecté dans le dispositif récepteur 18 (canal de réception O de la Fig 9, puisque l'émetteur 25 se trouve dans le secteur de réception B 1) et la première fenêtre 33 du

deuxième calculateur de coordonnées 41 (n 2) est ouverte à l'ar-

rivée du signal direct de la deuxième impulsion d'émission A

ce moment, des fenêtres 33 correspondant à différents calcula-

teurs de coordonnées 41 peuvent être ouvertes simultanément.

Les fenêtres 33 affectées à un même calculateur de coor-

données 41 sont réalisées dans le dispositif sélecteur de fe-

nêtres 40 de la Fig 9 par un multiplexeur 45 comportant une commande de temps correspondante Le nombre des multiplexeurs correspond au nombre des calculateurs de coordonnées 41 Les

entrées de chaque multiplexeur 41 sont reliées à l'un des ca-

naux de réception 1 7 appartenant aux secteurs de réception 22, qui sont réalisés par le dispositif 23 de traitement des signaux et sont désignés dans leur ensemble sur la Fig 9 par

la référence 23 La sortie de chaque multiplexeur 45 est con-

nectée au calculateur de coordonnées 41 correspondant L'entrée

de commande de chaque multiplexeur 45 est connectée à un comp-

teur 46 correspondant A chaque impulsion de comptage à l'en-

trée du compteur 46, ce compteur fait passer le multiplexeur correspondant au canal de réception ou de direction 1 7 suivant de sorte qu'à chaque fois, un seul canal directionnel

1 7 est connecté au calculateur de coordonnées 41 correspon-

dant pnur la durée de l'ouverture de la fenêtre Entre deux commutations successives du multirilexeur 45, se situe la différence de

temps t G 2 t Gî qui correspond à la largeur de fenêtre, c'est-à-

dire le temps de parcours d'une impulsion d'émission à travers un secteur de réception 22 présentant les limites G et G 2 * Dans le cas d'une largeur de fenêtre constante pour toutes les

fenêtres, les compteurs 46 peuvent être sollicités par une suc-

cession d'impulsions de comptage dont la fréquence de succession d'impulsions est l'inverse du temps de parcours d'une impulsion d'émission dans la direction d'émission à travers un secteur

de réception 22 Dans ce cas, les entrées de comptage des comp-

teurs 46 sont connectées à un générateur d'impulsions 48 à tra-

vers une porte ET 47 Les autres entrées des portes ET 47 sont connectées chacune à une bascule monostable 49 dont le temps de

rétablissement correspond à l'intervalle de temps qu'une impul-

sion d'émission demande pour parcourir l'ensemble de la région

de réception 21 dans la direction d'émission Les bascules mo-

nostables 49 sont activées à l'arrivée du signal direct produit

par l'impulsion d'émission émise dans le récepteur 18, la pre-

mière bascule monostable 49 étant activée à l'arrivée du signal

direct de la première impulsion d'émission issue du lieu d'é-

mission Si la deuxième bascule monostable 49 à l'arrivée du si-

gnal direct provenant de la deuxième impulsion d'émission issue du lieu d'émission 59; etc Avec l'activation de la bascule monostable 49, les portes ET 47 correspondantes sont rendues conductrices de sorte que les impulsions de comptage provenant du générateur d'impulsions 48 correspondant peuvent parvenir au

compteur 46 correspondant.

Pour activer la bascule monostable 49, il est prévu un

compteur 50 Dans les positions du navire pilote 19 et du na-

vire chercheur 12 représentées sur la Fig 4, dans lesquelles l'émetteur 25 situé au lieu d'émission S se trouve toujours

dans le secteur de réception B 1, l'entrée de comptage du comp-

teur 50 est connectée par l'intermédiaire d'un organe 51 de mi- se en forme des impulsions au canal de direction O affecté au

secteur de réception B 1 Le signal direct de l'émetteur 25 re-

çu par l'intermédiaire de ce canal de direction O parvient au

compteur 50 en qualité d'impulsion de comptage Par l'intermé-

diaire d'un décodeur 52, la première bascule monostable 49 est

activée par la première impulsion d'émission, la deuxième bas-

cule monostable 49 par la deuxième impulsion d'émission, la

troisième bascule monostable 49 par la troisième impulsion d'é-

mission et ainsi de suite Chacune des bascules monostables 49 commande encore une autre porte BT 53 qui lui correspond, dont

l'autre entrée est reliée à un générateur de rythme 54 pour pro-

duire un rythme de temps Les sorties des portes ET 53 sont connectées au calculateur de coordonnées 41 correspondant par

l'intermédiaire des connexions an et les sorties des multiple-

xeurs 45 sont connectées à ce calculateur 41 par l'intermédiai-

re des connexions b n La construction d'un calculateur de coordonnées 41 est représentée en schéma bloc sur la Fig 10 A l'entrée an, qui correspond à la sortie a du dispositif sélecteur de fenêtres 40, est connectée l'entrée de comptage d'un compteur de temps tandis qu'à l'entrée bn, qui correspond à la sortie b du dispositif sélecteur de fenêtres 40, sont connectées, d'une part l'entrée de commande d'une porte 56, par l'intermédiaire d'un dispositif 57 de mise en forme des impulsions et, d'autre part,

l'entrée d'un registre 58 destinée à mettre en mémoire l'infor-

mation d'amplitude (intensité) de l'écho cible En aval du compteur de temps 55, est connecté un décodeur 59 qui décode le contenu du compteur de temps 55 et le transmet à l'entrée de la porte 56 en qualité d'information de temps Lorsque la porte est ouverte, l'information de temps s'enregistre dans un

registre 60 parallèlement à l'information d'amplitude du re-

gistre 58 Etant donné que la porte 56 est toujours ouverte par un écho cible détecté dans le canal de direction 1, 2 7 ccrrespondant, le contenu décodé du cnmpteur de temps 55 est toujours enregistré dans le registre 60 à travers la porte 56 lorsque l'amplitude de cet écho cible est enregistrée dans le registre 58 Etant donné que la mesure du temps par le compteur

de temps 55 ne commence qu'à l'arrivée du signal direct de l'im-

pulsion d'émission dans le récepteur 18, c'est-à-dire lorsque l'impulsion d'émission a parcouru le trajet dn i (Fig 11), la valeur de temps tn i enregistrée dans le registre 60 correspond à l'équation t 1 + r d)( 1) ni c ni n,i n, o N est le numéro ordinal de l'impulsion d'émission issue du lieu d'émission S dans la direction d'émission 34, i est le n

numéro ordinal des cibles Zn i 1 ni qui sont arrosées par l'im-

pulsion d'émission correspondante, 1 ni représente la distance

entre le lieu d'émission S et le lieu cible Z, r repré-

n n,i n,i sente la distance du lieu cible Zni au lieu de réception Ek Les grandeurs correspondantes sont nettement visibles sur la

Fig 11.

La sortie du registre 60 est connectée à un calculateur de distance 61 qui, d'autre part, est connecté aux entrées 28, 31, 30 et 32 du correcteur d'échos 26, c'est-à-dire au compas

28 ou 30 et au capteur de navigation 31 ou 32 du navire cher-

cheur 12 ou du navire pilote 19 Le calculateur de distance 61 calcule maintenant, à partir de ces grandeurs de sortie, les distances 1 ni entre le lieu d'émission S et les cibles Z ni n -n,i' conformément à l'équation C.tn,i C t Ct n,i + 2 dn,i ln,i 2 c t + d ( 1 cos 2 ' ( 2 > n,i n,i n,i

L'équation ( 2) se déduit des relations géométriques il-

lustrées par la Fig 11, en tenant compte de l'équation ( 1) et de l'équation suivante

2 22

r = 1 + d 2 1 r cosi ( 3) n, n,i n,i n, o n, i c représente la vitesse du son, dni se calcule à partir des positions des navires, qui sont fournies par les capteurs de navigation 31 et 32, et exprimées en degrés de longitude et de latitude A, f, selon l'équation suivante: dni =(? _)2 + (S k)2 ( 4)

L'angle i est obtenu à partir de la direction d'é-

n,i- mission 34 connue, de l'angle de capel, rapporté au Nord et des positions du navire chercheur 12 et du navire pilote 19

à l'instant d'émission et à l'instant de réception respective-

ment Si l'émetteur 25 émet dans une direction perpendiculaire au cap du navire chercheur 12 (Fig 11), on obtient poura ni n,i = + arc tan () QS A S et PE,9 X sont respectivement les coordonnées du lieu

d'émission S et du lieu de réception Ek.

n Ainsi qu'il ressort de la Fig 8, à l'intérieur de la mémoire d'échos 42 un bloc de registres 62 muni d'une entrée d'adresses et d'une entrée d'informations est affecté à chaque

calculateur de coordonnées 41 De cette façon, le premier cal-

culateur de coordonnées 41 lit exclusivement dans le bloc de registres 62, à gauche sur la Fig 8, de la mémoire d'échos 42, le deuxième calculateur de coordonnées 41 exclusivement dans le deuxième bloc de registres 62, et ainsi de suite Le trajet 1 calculé par le calculateur de trajet 61 forme l'adresse sous laquelle l'information d'amplitude des échos correspondants est inscrite dans le bloc de registres correspondant Dans le

bloc de registres 62 de gauche, on ne trouve donc que des infor-

matirns d'amplitude correspondant à des cibles Zl i qui ont

été irradiées par l'impulsion d'énission émise au lieu d'émis-

sion Sl Dans le bloc de registres 62 adjacent sont uniquement contenues des cibles Z 2 i qui ont été irradiées par l'impulsion D d'émission émise au lieu d'émission 52, et ainsi de suite Si

plusieurs cibles ont été irradiées par la même impulsion d'é-

mission, plusieurs informations d'amplitude sont inscrites dans les blocs de registres 62, avec affectation au trajet 1 ni Pour la représentation de l'information d'amplitude des

échos cibles enregistrée dans la mémoire d'échos 42, le dispo-

sitif extracteur produit les adresses d'extraction x et les adresses dtextraction Z La sortie d'adresse x du dispositif

extracteur 43 est connectée aux entrées d'adresses des diffé-

rents blocs de registres 62 -tandis que des sorties d'adresses 2 du dispositif extracteur 43 qui sont en nombre correspondant à celui de blocs de registres 62, sont connectés respectivement à des entrées d'ordre de commande, lecture/écriture des blocs de registres 62 Les informations d'amplitude des échos cibles sont déjà introduits dans la mémoire d'échos 42 en bonne position,

à savoir, par rapport à un système de coordonnées x, y dont l'o-

rigine se trouve au premier lieu d'émission Si, dont l'axe y est identique au cap du navire chercheur 12 et dont l'axe x se trouve dans la direction d'émission Lorsque, maintenant les

blocs de registres 62 sont lus l'un après l'autre, en commen-

çant par le premier bloc de registres 62, les cibles ou leurs centres de réflexion Z i peuvent déjà être représentées dans

un système de coordonnées x, y correspondant, en position cor-

recte, dans le dispositif traceur 27 Si l'on veut également représenter ces centres de réflexion Z n, dans un système de

coordonnées l, f rapporté au Nord, on doit tout d'abord trans-

* former les coordonnées x, y au moyen du transformateur de coor-

données 44, en faisant intervenir l'angle de capltet la position

du navire chercheur 12 au lieu d'émission Si.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S

1 Procédé de localisation sous-marine à l'aide d'im-

pulsions sonores, en particulier pour la détection et/ou la classification d'objets se trouvant sur le fond de l'eau ou à proximité de ce fond, dans lequel un domaine d'émissions pouvant être prédéterminé est soumis à des ondes sonores à partir d'un véhicule nautique et des échos réfléchis à partir du domaine

d'émission sont reçus avec sélectivité directionnelle par l'in-

ternédiaire d'une pluralité de secteurs de réception disposés en éventail et, sur la base du temps de parcours des impulsions sonores correspondantes, ces échos étant attribués à leur centre de réception à l'intérieur du secteur de réception correspondant, caractérisé en ce que la réception de l'écho est réalisée par

un deuxième véhicule nautique ( 19) qui navigue dans une posi-

tion décalée en arrière par rapport au premier véhicule nauti-

que ( 12), à une distance de celui-ci telle que les secteurs de

réception ( 22) couvrent au moins partiellement le domaine d'é-

mission, en ce que la largeur azimutale ( 2 Dû) de chaque do-

maine d'émission ( 17) soumis aux ondes sonores est choisi très petit et en ce que, pour attribuer les centres de réflexion (R) aux échos, on détermine, en supplément du temps de parcours des

impulsions sonores, la distance relative des deux véhicules nau-

tiques ( 12, 19) et la direction d'émission ( 34), au moins à

l'instant d'émission.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur azimutale ( 2 t-3) du domaine d'émission ( 17) est choisie plusieurs fois plus petite, le diviseur étant au moins égal à une puissance de dix, que la largeur azimutale ( 2 J-3) des secteurs de réception ( 22) et est de préférence maintenue

constante.

3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, carac-

térisé en-ce que les deux véhicules nautiques ( 12, 19) navi-

guent à peu près parallèlement entre eux et de préférence à une

distance constante l'un de l'autre, en ce que le domaine d'émis-

sion ( 17) est soumis aux nndes sonores, à partir du premier vé-

:-cu; nautique ( 12), sensiblement transversalement à la direc-

tion de la marche et en ce que la région de réception ( 21) cou-

verte Par les secteurs de réception ( 22) est placée dans la di-

rection de i L'avance du deuxième véhicule nautique ( 19).

4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

à 3, caractérise en ce qu'à chacun des secteurs de réception

( 22) est attribuée une fenetre de temps ( 33) conportant une li-

mite de temps supérieure (t_ 2) et une limite de temps inférieure

(t Gl), en ce que les limites de temps (t G 1, t G 2) sont détermi-

1 nées sur la base des temps de parcours des impulsions sonores, nesurées du lieu d'émission (S) dans la direction d'émission ( 34) jusqu'à la réflexion aux limites latérales (G 1 G 2) du secteur de réception ( 22) correspondant, et, de là, au lieu de réception

(E), la limite de temps inférieure (t Gî) résultant de la réfle-

xion à la limite avant (G 1) du secteur de réception ( 22) cor-

respondant qui se trouve en avant dans le sens ( 34) de l'émis-

sion, et est dirigé vers le lieu d'émission (S) et la limite de temps supérieure (t G 2) résulte de la réflexion à la limite

arrière (G 2) du secteur de réception ( 22) correspondant, consi-

déré dans le sens ( 34) de l'émission, qui est la plus éloignée

du lieu d'émission (S), en ce que l'instant d'émission de l'im-

pulsion sonore qui correspond à un écho est calculé à partir du temps de parcours de l'impulsion sonore correspondante et de la fenêtre de temps ( 33) du secteur de réception ( 22) dans lequel l'écho a été reçu, en ce qu'on détermine le lieu géométrique

des points pour lesquels la somme des distances séparant res-

pectivement chacun de ces points, d'une part, du lieu dtémis-

sion (S) à l'instant d'émission calculé, et, d'autre part, du lieu de réception (E) à l'instant de réception, est constante

et égale au temps de parcours de l'im Dulsion sonore correspon-

dante multiplié par la vitesse du son et en ce qu'on Drend comr me centre de réflexion ( 2) de l'écho le point d'intersection de

la courbe ( 35) de ce lieu géométrique avec la direction d'émis-

sion ( 34) issue du lieu d'émission (S) à l'instant d'émission.

Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'à chaque nouvelle impulsion d'émission, les fenêtres de

tem Ds ( 33) sont décalées vers des temps plus grands d'une v-a-

leur (, t) qui correspond à l'inverse de la fréquence de la succession d'impulsions d'émission et en ce qu'on mesure le temps de parcours de toutes les impulsions sonores à partir du

début de l'émission (T 0) avec l'émission de la première impul-

sion sonore.

6 Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, carac-

térisé en ce que les fenêtres de temps ( 33) se juxtaposent mu-

tuellement sans laisser d'intervalles libres et se recouvrent

de préférence légèrement.

7 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon

l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant un trans-

ducteur d'émission aaencé sur un véhicule nautique, présentant une direction d'émission qui est de préférence orientée à peu

près transversalement à la direction de déplacement, un dispo-

sitif récepteur à sélectivité directionnelle comprenant un trans-

ducteur de réception, dont le domaine de réception est divisé,

pour la sélection de la direction, en un certain nombre de sec-

teurs de réception disposés en éventail, qui se recouvrent de préférence et un dispositif servant à donner une représentation des échos reçus en fonction de l'éloignement et de la direction, caractérisé en ce que le transducteur d'émission ( 10) présente un lobe principal d'émission ( 17) possédant un angle d'ouverture

azimutale ( 2 -3) très petit comparativement à l'angle d'ouver-

ture ( 2 V-3) des secteurs de réception ( 22) et de préférence plu-

sieurs fois plus petits, le diviseur étant au moins égal à une puissance de dix, en ce que le transducteur de réception ( 11) 3 N est agencé sur un deuxième véhicule nautique ( 19) qui navigue à

une distance connue du premier véhicule nautique ( 12), avec dé-

calage latéral par rapport à celui-ci, de telle manière que sa

région de réception ( 21) qui se trouve de préférence dans la di-

rection d'avance du deuxième véhicule nautique ( 19), couvre au moins partiellement le lobe principal d'émission (li') et en ce que le dis Dositif destiné à donner une représentation des échos en fonction de l'éloignement et de la direction comprend un correcteur d'échos ( 26) qui est relié au dis Dositif réce Dteur ( 13) et qui attribue les échos qui sont reçus à un instant de

3 réce Dti-n en provenance de secteurs de réception ( 22) à un cen-

tre de réflexion (R) contenu dans le secteur de réception ( 22) c<rrespondant sur la base du temps de parcours des imoulsions

sonores correspondantes, de la distance des deux véhicules nau-

tiques (i 2, 19) et de la direction d'émission ( 34) existant à

l'instant d'émission.

3 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le correcteur d'échos ( 26) est relié à des capteurs de

navigation ( 28, 32) installés respectivement sur les deux véhi-

cules nautiques ( 12, 19).

9 Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8,

caractérisé en ce que le correcteur d'échos ( 26) est relié à des compas ( 28, 30) installés respectivement sur les deux véhicules

nautiques ( 12, 19).

Dispositif selon l'une quelconque des revendications

7 à 9, caractérisé en ce que le transducteur d'émission ( 10) comprend un certain nombre d'éléments transducteurs ( 13) montés à peu mrès dans la direction longitudinale du premier véhicule

nautique ( 12).

11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé

en ce que le lobe principal d'émission ( 17) est focalisé de tel-

le manière que, lorsqu'on travaille à la distance de travail habituelle entre le premier véhicule nautique ( 12) et le fond ( 15) de l'eau, un axe focal ( 16) s'étend sur le fond ( 15), à peu près perpendiculairement à un plan passant par les éléments

transducteurs ( 13).

12 Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les éléments transducteurs ( 13) sont disposés sur un

arc de cercle dont le centre de courbure ( 14) se trouve au-des-

sous du transducteur d'émission ( 10), sur ledit axe focal ( 16).

13 Disoositif selon l'une quelconque des revendications

7 à 12, caractérisé en ce que le correcteur d'échos ( 26) com-

prend un certain nombre de calculateurs de coordonnées ( 41), en ce que chaque calculateur de coordonnées ( 41) est affecté à une impulsion d'émission, au moyen d'un dispositif sélecteur de fe- nêtres ( 40) et est construit de manière à mesurer le temps de parcours (t i) de l'impulsion, qui s'écoule entre l'arrivée de n,

l'impulsion d'émission par voie directe et l'arrivée de l'im-

pulsion d'émission avec réflexion sur les centres de réflexion possibles (Zni) situés dans la direction d'émission ( 34) et à calculer à partir de ce temps de parcours et des positions que le navire chercheur ( 12) et le navire pilote ( 15) occupaient

respectivement à l'instant d'émission et à l'instant de récep-

tion, ainsi qu'à partir de la direction d'émission ( 34) inter-

venant à l'instant d'émission, la distance (ln i) séparant les centres de réflexion (Z i) du lieu d'émission (S), mesurée

dans la direction d'émission ( 34).

14 Dispositif selon la revendication 13, caractérisé

en ce que le nombre des calculateurs de coordonnées ( 41) est é-

gal au nombre des impulsions d'émission qui se trouvent simul-

tanément à l'intérieur de la région de réception ( 21) du dispo-

sitif récepteur ( 18).

Dispositif selon l'une des revendications 13 et 14,

caractérisé en ce que, dans le dispositif sélecteur de fenê-

tres ( 40) sont attribuées à chaque calculateur de coordonnées

( 41) des fenêtres de temps ( 33) qui s'ouvrent l'une après l'au-

tre, chacune pour une durée (t G 2 t G 1) qui correspond à la lar-

geur des fenêtres, en ce que le calculateur de coordonnées ( 41) est relié pendant la fenêtre de temps ( 33) qui lui est attribuée, à un canal de réception ( 1, 7) du dispositif récepteur ( 18) qui correspond à un secteur de réception ( 22), en ce que la largeur des fenêtres de temps ( 33) est dimensionnée en fonction du temps

de parcours de l'impulsion d'émission dans la direction d'émis-

sion ( 34) à travers le 'ecteur de réception ( 22) correspondant

et en ce que le début de l'ouverture d'une fenêtre de temps at-

tribuee * un calculateur de coordonnées ( 41) est décalé par rapport au début d'ouverture d'une fenêtre de temps attribuée a un calculateur de coordonnées ( 41) suivant ou précédent d'une 3 différence de temps qui correspond à peu pres à la période (At)

des impnulsions d'émission.

16 Dispositif selon la revendication 15, caractérisé

en ce que le début d'ouverture des fenetres de temps ( 33) at-

tribuées aux calculateurs de coordonnées ( 41) est déclenché par

la réception directe des impulsions d'émission correspondantes.

17 Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 7 à 16, caractérisé en ce que le correcteur d'échos ( 26)

comprend une mémoire d'échos ( 42) destinée à mémoriser les in-

formations d'amplitude des échos des cibles, mémoire qui com-

prend un nombre de blocs de registres adressables ( 62) qui cor-

respond au nombre des calculateurs de coordonnées ( 41), en ce que chaque bloc de registres ( 62) est relié à un calculateur de coordonnées ( 41) et en ce que les distances ( 1 ni) séparant les centres de réflexion (Z ni) du lieu d'émission (En), qui sont

calculées par les calculateurs de coordonnées ( 1), sont appli-

quees en qualité d'adresses d'écriture aux entrées d'adresses

des blocs de registres ( 62).

18 Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les blocs de registres ( 62) de la mémoire d'échos ( 42)

sont lus l'un après l'autre et en ce que les informations d'am-

plitude des échos de cibles lues dans ces registres sont trans-

mises au dispositif d'affichage ( 27).