FR2700640A1 - Dispositif de stabilisation du pointage du faisceau d'une antenne à balayage électronique rigidement fixée sur un mobile. - Google Patents

Abstract

Ce dispositif découple le pointage du faisceau d'une antenne à balayage électronique des mouvements de sa plate-forme supposée mobile. Il comporte deux chaînes indépendantes de poursuite. Celles-ci déterminent les cosinus directeurs du faisceau selon des axes de tangage et de lacet d'un trièdre référentiel qui est lié à la plate-forme et dont l'axe de roulis est colinéaire à la direction d'orientation de l'antenne. Elles sont chacune découplée des mouvements de la plate-forme par introduction d'une variable déduite, par un circuit de stabilisation (6), des mesures pyrométriques d'une centrale à inertie (2) liée à la plate-forme. Ce dispositif permet de faire effectuer facilement par le faisceau de l'antenne un balayage de veille ou une poursuite de cible indépendant des mouvements de la plate-forme. Dans le cas où l'antenne à balayage électronique fait partie d'un autodirecteur du missile, il peut se compléter facilement en un dispositif de guidage par navigation proportionnelle.

Description

DISPOSITIF DE STABILISATION DU POINTAGE DU

FAISCEAU D'UNE ANTENNE A BALAYAGE

ELECTRONIQUE RIGIDEMENT FIXEE

SUR UN MOBILE

La présente invention concerne le découplage du pointage du faisceau d'une antenne à balayage électronique par rapport aux mouvements du mobile qui la supporte, que le pointage du faisceau se fasse par balayage au cours d'une veille ou par suivi de signaux d'écartométrie en mode de poursuite de cible Elle concerne également le guidage d'un mobile équipé d'un radar à antenne à balayage électronique en vue de la poursuite d'une cible suivie à l'aide de signaux d'écartométrie délivrés par l'antenne à

balayage électronique.

Il est connu de découpler, par rapport au mouvement de sa plate-

forme support, le pointage d'une antenne orientable mécaniquement en site et en azimut Une manière classique pour le faire consiste à équiper l'antenne de mécanismes gyroscopiques qui, à travers un asservissement, l'empêchent de suivre les mouvements de rotation de son support Cependant de tels mécanismes sont volumineux et encombrants de sorte que l'on a cherché à

les éliminer.

Une autre méthode pour découpler le pointage d'une antenne orientable mécaniquement des mouvements de son support consiste à utiliser les indications données par une centrale à inertie liée au support pour éliminer les effets du mouvement du support sur le pointage de l'antenne au moyen de deux asservissements contrôlant les angles de pointage en site et en azimut de l'antenne Il faut alors traduire à l'aide de relations trigonométriques les composantes de la vitesse propre de rotation du support données par la centrale à inertie par rapport à un référentiel lié au support, en

variations d'angle de site et d'azimut.

Il a été proposé, notamment par le brevet américain US-A-5,052,637 d'appliquer cette dernière méthode de découplage aux antennes à balayage électronique bien qu'elles soient rigidement fixées à leur support et que les angles de site et d'azimut ne soient pas les grandeurs qui sont naturelles au pointage électronique Il en résulte des complications dans les calculs

pouvant conduire à des couplages néfastes.

La présente invention a pour but un découplage du pointage du

faisceau d'une antenne à balayage électronique des mouvements de sa plate-

forme qui soit simple à mettre en oeuvre et fiable.

Elle a pour objet un dispositif de stabilisation du pointage du faisceau d'une antenne à balayage électronique rigidement fixée sur un mobile, équipée d'un pointeur opérant à partir d'une commande d'orientation constituée des cosinus directeurs v et W de la direction du faisceau selon des axes de tangage et de lacet d'un référentiel orthogonal direct lié au mobile dont l'axe de roulis est colinéaire à la direction d'orientation de l'antenne et contrôlée par un circuit de commande de déflexion du faisceau délivrant des composantes, selon les axes de tangage et de lacet du référentiel lié au mobile, d'une consigne de modification de déflexion du faisceau indépendante de la vitesse de rotation du mobile, ledit mobile étant équipé d'une centrale à inertie donnant les composantes p, q et r de sa vitesse propre de rotation,

selon les axes de roulis, de tangage et de lacet du référentiel lié au mobile.

Ce dispositif de stabilisation est remarquable en ce qu'il comporte: un circuit de recouvrement qui détermine le cosinus directeur u, selon l'axe de roulis du référentiel lié au mobile, de la direction du faisceau à partir des deux autres cosinus directeurs v et w, selon les axes de tangage et de lacet du référentiel lié au mobile, de la direction du faisceau appliqués au pointeur, par mise en oeuvre de la relation: U= / l _-V 2 _ 2 un circuit de stabilisation recevant les composantes p, q, r de la vitesse propre de rotation du mobile délivrées par la centrale à inertie, les cosinus directeurs v et W appliqués au pointeur et le cosinus directeur u engendré par le circuit de recouvrement, et délivrant une première composante de stabilisation pw- ru selon l'axe de tangage du référentiel lié au mobile et une deuxième composante de stabilisation qu-pv selon l'axe de lacet du référentiel lié au mobile un premier circuit intégrateur sommateur additionnant et intégrant par rapport au temps la composante, selon l'axe de tangage du référentiel lié au mobile, de la consigne de modification de déflexion délivrée par le circuit de commande de déflexion, et la première composante de stabilisation, selon l'axe de tangage du référentiel lié au mobile, délivrée par le circuit de stabilisation pour obtenir le cosinus directeur v, selon l'axe de tangage du référentiel lié au mobile, de la direction du faisceau, et un deuxième circuit intégrateur sommateur additionnant et intégrant par rapport au temps la composante, selon l'axe de lacet du référentiel lié au mobile, de la consigne de modification de déflexion délivrée par le circuit de commande de déflexion, et la deuxième composante de stabilisation, selon l'axe de lacet du référentiel lié au mobile, délivrée par le circuit de stabilisation pour obtenir le cosinus directeur w, selon l'axe de lacet

du référentiel lié au mobile de la direction du faisceau.

Le circuit de commande de déflexion du faisceau peut être un circuit de commande de balayage fournissant les composantes, selon les axes de tangage et de lacet du référentiel lié au mobile, d'une vitesse de consigne de balayage indépendante de la vitesse de rotation du mobile Il peut aussi être un circuit d'écartométrie associé à l'antenne à balayage électronique et délivrant des erreurs sur les cosinus directeurs v, W de la direction du

faisceau par rapport à ceux de la direction d'une cible poursuivie.

L'invention a également pour objet un dispositif de guidage par navigation proportionnelle mettant en oeuvre le dispositif de stabilisation de

faisceau précité.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la

description ci-après de plusieurs modes de réalisation donnés à titre

d'exemple Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel:

une figure 1 représente le schéma d'un dispositif de stabilisation du pointage du faisceau d'une antenne à balayage électronique par rapport aux mouvements du support de l'antenne permettant d'assurer un balayage du faisceau découplé des mouvements du support d'antenne; une figure 2 représente le schéma d'une variante du dispositif de stabilisation de la figure 1; une figure 3 représente le schéma d'un dispositif de guidage de mobile par navigation proportionnelle incorporant un dispositif de stabilisation du pointage du faisceau d'une antenne à balayage électronique fixée au mobile et utilisée pour une poursuite de cible; et une figure 4 représente un diagramme vectoriel illustrant le principe

de la navigation proportionnelle.

Pour découpler la commande d'orientation du faisceau d'une antenne des mouvements de rotation du mobile sur lequel elle est fixée il faut pouvoir donner au faisceau de l'antenne des ordres de rotation selon un trièdre référentiel orthogonal inertiel en translation lié au mobile et les traduire en ordre de rotation selon un trièdre référentiel orthogonal lié au mobile pour les

faire exécuter par le circuit de pointage de l'antenne.

Pour ce faire, on utilise la relation vectorielle classique entre la dérivée d U/dt par rapport au temps dans le référentiel inertiel du vecteur unitaire U de la direction de pointage du faisceau d'antenne, la dérivée 5 U/ôt par rapport au temps dans le référentiel lié au mobile et à l'antenne de ce même vecteur unitaire U et le produit vectoriel du vecteur rotation instantanée ao du mobile et de l'antenne par rapport au référentiel inertiel par le vecteur unitaire U: d U 8 U d=t +)t ( 1) qui exprime que la vitesse absolue de l'extrémité du vecteur unitaire U dans le référentiel inertiel suivant le mobile en translation est égale à la vitesse relative de l'extrémité de ce vecteur unitaire U dans le référentiel lié au mobile

et à l'antenne augmentée de la vitesse d'entraînement en rotation du mobile.

On exprime alors cette relation vectorielle dans le référentiel lié au mobile dont on suppose, selon les conventions habituellement retenues, qu'il est direct et qu'il a un axe Oxa correspondant à l'axe principal de pointage de l'antenne par rapport auquel s'effectuent les mouvements de roulis, un axe O Ya dans le plan de l'antenne par rapport auquel s'effectuent les mouvements de tangage et un axe Oza dans le plan de l'antenne par rapport auquel

s'effectuent les mouvements de lacet.

Dans ce référentiel lié au mobile le vecteur unitaire U a pour composantes les cosinus directeurs u, v, W qui servent au pointeur de l'antenne pour orienter son faisceau: lUl=lu,v,wlT le vecteur de rotation instantanée co, les composantes p de roulis, q de tangage et r de lacet du mobile délivrées par une centrale à inertie solidaire de ce dernier: ll=lpqrlj le vecteur dérivée d U/dt par rapport au temps dans le référentiel inertiel, les composantes x', y', z' définissant la vitesse de rotation dans le référentiel inertiel imposée au faisceau d'antenne par une commande d'orientation découplée des mouvements de rotation du mobile d U x'yz lddtl =lx,y yz' et le vecteur dérivée 8 U/6 t par rapport au temps dans le référentiel lié, les composantes u', v', w' définissant la vitesse de rotation dans le référentiel lié, imposée au faisceau d'antenne par la commande d'orientation l ti l=ru,vwl On remarque que: u 2 +v 2 +w 2 = 1 ( 2) puisque u, v, W sont les cosinus directeurs définissant dans le référentiel lié le

vecteur unitaire U de la direction d'orientation du faisceau de l'antenne.

On a aussi en raison de la définition du vecteur dérivée 5 U/It du,=dv dw ( 3) udt dt etw'=dt ( 3) Il existe également deux autres relations qui seront utiles dans la suite: uu'+ vv'+ww'=O ( 4) ux'+vy'+wz'=O ( 5) La première ( 4) résulte d'une dérivation par rapport au temps de la relation ( 2) et peut aussi s'écrire: g U U-U=o O ( 6) St La deuxième ( 5) découle de l'expression du produit scalaire Ud U/dt à l'aide de la relation ( 1): d U SU U d=U a+U (u^AU) ( 7) dt ôt dans laquelle on tient compte du fait que le terme UôU/5 t est nul en raison de la relation ( 6) de même que le produit mixte U (o AU) qui comporte deux fois le

même vecteur.

On obtient alors, en exprimant les vecteurs de la relation ( 1) à partir de leurs composantes dans le référentiel lié au mobile, la relation matricielle: d U r X' lu'+qw-rvv d U|=y',= v'+ru-pw ( 8) dt z w'+lpv-qu qui donne un système de trois équations permettant d'exprimer les cosinus directeurs u, v, w, dans le référentiel lié au mobile, de la direction de pointage du faisceau et leurs dérivées dans le temps u', v', w', en fonction d'une vitesse de rotation par rapport au référentiel inertiel de composantes x', y', z' dans le référentiel lié au mobile, imposée par une commande d'orientation découplée

des mouvements de rotation du mobile et de l'antenne.

La première équation de ce système est superflue puisque l'on suppose que le faisceau d'antenne pointe toujours vers l'avant du mobile c'est-à- dire que le cosinus directeur u est toujours positif, et que l'on a la relation entre cosinus directeurs: h 2 2 2 = 1 Aussi, pour assurer le découplage de la direction d'orientation du faisceau de l'antenne on ne met en oeuvre que les deux dernières équations associées à la relation: u=l -v 2-w 2 La figure 1 donne un exemple d'une telle mise en oeuvre pour assurer un balayage du faisceau d'une antenne à balayage électronique

découplé des mouvements de rotation du mobile qui la supporte.

On distingue sur cette figure 1 une antenne à balayage électronique 1 fixée sur un mobile équipé d'une centrale à inertie 2 qui délivre trois composantes en roulis p, en tangage q et en lacet r du mouvement de rotation du mobile par rapport à un référentiel inertiel le suivant en translation dans un référentiel lié présentant un axe de roulis Oxa correspondant à l'axe d'orientation de l'antenne et des axes de tangage O Ya et de lacet O Za dans le

plan de l'antenne.

L'antenne 1 est pourvue d'un calculateur de pointage 3 opérant à partir des cosinus directeurs v et W selon les axes de tangage et de lacet du référentiel lié tandis qu'un dispositif 4 de commande de déflexion du faisceau d'antenne délivre les composantes y' et z', selon les axes de tangage et de lacet du référentiel lié, d'une consigne de modification de déflexion du

faisceau de l'antenne par rapport au référentiel inertiel.

Les cosinus directeurs v et W appliqués au calculateur de pointage 3 sont également appliqués à un circuit de recouvrement 5 qui détermine le troisième cosinus directeur u de la direction du faisceau de l'antenne par rapport au référentiel lié par mise en oeuvre de la relation: U= lv 2 _W 2 Les composantes p, q, r dans le référentiel lié de la vitesse de rotation du mobile par rapport au référentiel inertiel délivrées par la centrale à inertie 2 sont appliquées, ainsi que les cosinus directeurs v, W parvenant au calculateur de pointage 3 et le cosinus directeur u engendré par le circuit de recouvrement 5, à un circuit de stabilisation 6 qui calcule les composantes

pw-ru et qu-pv.

La composante pw-ru délivrée par le circuit de stabilisation 6 est ajoutée par un circuit sommateur 7 à la composante en tangage y' de la consigne de modification de déflexion du faisceau d'antenne par rapport au référentiel inertiel délivrée par le dispositif 4 de commande de déflexion Cette sommation permet d'obtenir la dérivée v' du cosinus directeur v selon l'axe de tangage: v' =y'+pw-ru qui est intégrée par un intégrateur 8 pour obtenir le cosinus directeur v selon l'axe de tangage, de la direction du faisceau destiné au calculateur de

pointage 3, au circuit de recouvrement 5 et au circuit de stabilisation 6.

La composante qu-pv délivrée par le circuit de stabilisation 6 est ajoutée par un circuit sommateur 9 à la composante en lacet z' de la consigne de modification de déflexion du faisceau d'antenne par rapport au référentiel inertiel délivrée par le dispositif 4 de commande de déflexion Cette sommation permet d'obtenir la dérivée w' du cosinus directeur W selon l'axe de lacet: w =z'+qu-pv qui est intégrée par un intégrateur 10 pour obtenir le cosinus directeur W selon l'axe de lacet, de la direction du faisceau destiné au calculateur de pointage

3, au circuit de recouvrement 5 et au circuit de stabilisation 6.

En variante, au lieu de disposer les intégrateurs 8, 10 en aval des circuits sommateurs 7, 9, on peut les dédoubler en 8 a, 8 b et 1 Oa, 1 Ob et les placer, comme représenté à la figure 2, en amont des circuits sommateurs

réindexés 7 ' et 9 '.

Le circuit de commande de déflexion 4 peut être un circuit de commande de balayage délivrant comme composantes y', z' selon les axes de tangage et de lacet de la consigne de modification de déflexion, les composantes selon les axes de tangage et de lacet d'une vitesse désirée de rotation du faisceau d'antenne indépendante du mouvement du mobile On obtient alors un balayage de l'horizon par le faisceau d'antenne découplé des

mouvements du mobile qui peut être utile lors d'une période de veille.

Au lieu de rechercher pour le faisceau d'antenne un mouvement de balayage, on peut vouloir faire de la poursuite de cible par écartométrie Il suffit alors d'utiliser comme circuit de commande de déflexion 4 un circuit d'écartométrie On montre en effet qu'un circuit d'écartométrie associé à une antenne à balayage électronique délivre directement les erreurs Av et Aw existant selon les axes de tangage et de lacet, entre les cosinus directeurs de

la direction du faisceau et ceux de la cible poursuivie.

Pour s'en convaincre, on considère la constitution d'une antenne à balayage électronique Celle-ci est formée d'un certain nombre de cellules rayonnantes Ci réparties dans un plan repéré par les axes de tangage O ya et de lacet O Za du référentiel lié selon des coordonnées (Yi, Zi) de manière que lesdits axes de tangage O ya et de lacet Oza soient des axes de symétrie Le rayonnement de l'antenne dans la direction du vecteur unitaire U de cosinus directeurs u, v, W par rapport au référentiel lié est obtenu en affectant à chaque cellule rayonnante Ci une phase: V; =-2 ir(vy 1 +wz 1)12 X étant la longueur d'onde émise ou reçue Le champ reçu d'une direction de vecteur unitaire U': lU'l=lU+AUV+AVW+AwlT est alors pour une cellule rayonnante Ci et après déphasage par celle-ci: a, expl 2 zj(Avy Yi +Awizi)/tl ai étant un coefficient de pondération avec lequel le signal de la cellule rayonnante Ci est ajouté aux signaux des autres cellules rayonnantes pour

engendrer le signal global de l'antenne.

En admettant que les erreurs Av et Aw sont petites, c'est-à-dire que le faisceau est peu dépointé de la cible, le champ reçu d'une cellule rayonnante Ci peut s'écrire: a, l 1 + 2 zj(Avy 2 +Awzi) /l de sorte que le signal global de l'antenne vaut: 7 ai + 2 gj Av/Ay ai Y, + 2 zj Aw I t E a, 1 z Les valeurs adoptées pour le coefficient de pondération ai sont différentes selon que l'on cherche à réaliser une voie somme, une voie d'écartométrie différence circulaire ou une voie d'écartométrie différence élévation. Pour réaliser une voie somme, on choisit les coefficients de pondération ai de telle sorte que l'on ait: Z a Y,= 1 ai z= O Cela peut se faire en donnant des valeurs identiques aux coefficients de pondération de deux cellules rayonnantes disposées dans

l'antenne symétriquement par rapport à l'axe de tangage O y et de lacet O Za.

On obtient alors un niveau global de signal: Y a,

indépendant des erreurs de pointage Av, Aw tant que celles-ci sont faibles.

Pour réaliser une voie d'écartométrie différence circulaire, on choisit les coefficients de pondération ai de telle sorte que: 1 ai = 7, a, Z, = O Cela peut se faire en donnant des valeurs identiques aux coefficients de pondération de deux cellules rayonnantes disposées dans l'antenne symétriquement par rapport à l'axe de tangage O ya et en donnant des valeurs opposées aux coefficients de pondération de deux cellules rayonnantes disposées dans l'antenne symétriquement par rapport à l'axe de lacet O Za On obtient alors un niveau global de signal: 2 7 rj I/A( a Y)J Av

qui est proportionnel à l'erreur Av.

Pour réaliser une voie d'écartométrie différence élévation, on choisit les coefficients de pondération ai de telle sorte que: Z a,= a, y, = O Cela peut se faire en donnant des valeurs opposées aux coefficients de pondération de deux cellules rayonnantes disposées dans l'antenne symétriquement par rapport à l'axe de tangage O ya et en donnant des valeurs identiques aux coefficients de pondération de deux cellules rayonnantes disposées dans l'antenne symétriquement par rapport à l'axe de lacet Oz On obtient alors un niveau global de signal: 2 irj 12 (Z aizi)àw

qui est proportionnel à l'erreur Aw.

Le dispositif d'écartométrie d'une antenne à balayage électronique fournit donc deux signaux d'erreur de pointage, l'un proportionnel à une erreur Av sur le cosinus directeur v, selon l'axe de tangage, de la direction de pointage du faisceau, et l'autre proportionnel à une erreur Aw sur le cosinus directeur w, selon l'axe de lacet, de la direction de pointage du faisceau. On peut donc, pour obtenir un dispositif de poursuite de cible, utiliser à la place du circuit de commande de déflexion 4 un circuit d'écartométrie 11, comme cela est représenté à la figure 3 Ce circuit d'écartométrie 11 dont le couplage à l'antenne à balayage électronique 1 est rappelé par une ligne en pointillés fournit, comme composante de consigne de modification de déflexion selon l'axe de tangage, une composante proportionnelle à l'erreur Av sur le cosinus directeur v de la direction de pointage du faisceau, et, comme composante de consigne de modification de déflexion selon l'axe de lacet, une composante proportionnelle à l'erreur Aw sur le cosinus directeur W de la direction de pointage du faisceau Ces deux consignes sont appliquées à deux poursuites indépendantes et sans couplage mutuel. Comme dans tous les systèmes de poursuite, on dispose sur le trajet des composantes Av, Aw, des filtres de boucle 12, 13 dont la caractéristique de transfert, de type passe-bas, est traditionnellement

dénommée H(s).

Le dispositif de poursuite de cible par le faisceau d'une antenne à balayage électronique portée par un mobile selon la figure 2 peut être complété en un dispositif de guidage en vue d'une navigation proportionnelle tendant à permettre au mobile de rattraper la cible sur laquelle est pointé le faisceau de son antenne à balayage électronique car on dispose des cosinus directeurs de la ligne de visée qui sont ceux de la direction de pointage du faisceau et des variations dans le temps y', z' de la rotation de cette ligne de visée par rapport au repère inertiel selon les axes de tangage et de lacet du

référentiel lié au mobile.

La figure 4 est un diagramme vectoriel illustrant le principe de la navigation proportionnelle On y distingue un mobile M animé d'une vitesse VM se rapprochant d'une cible B animée d'une vitesse VB Des axes M xm Ym Zm constituent un trièdre orthogonal direct lié au mobile M référençant par le plan M ym zm le plan des gouvernes du mobile L'axe M xm est un axe de roulis colinéaire au vecteur vitesse VM du mobile L'axe M Zm est un axe de lacet perpendiculaire à la ligne de visée reliant le mobile M à la cible B Des axes M xs, Ys, Zs constituent un autre trièdre orthogonal direct lié au mobile avec un axe Mxs colinéaire à la ligne de visée MB, et un axe M zs confondu avec l'axe M Zm. La vitesse relative de la cible par rapport au mobile qui s'exprime par la relation vectorielle:

VR =VB -VM

peut se décomposer de deux façons différentes: soit selon une composante Vt dans le plan M ys, Zs perpendiculaire à la lignée de visée qui est une composante transverse et selon une composante Vr le long de la ligne de visée qui est une composante de vitesse radiale VR =V, +Vr Vt et Vr orthogonaux soit selon une composante Vg dans le plan M Ym zm des gouvernes résultant d'une projection parallèle à la ligne de visée et selon une composante VI le long de la ligne de visée non représentée sur la figure VR =Vg +VI Vg et V, non orthogonaux Soit Us le vecteur unitaire de la ligne de visée et r la longueur MB Le vecteur rotation E de la ligne de visée vaut par définition: Q=Us A Vrlr=Us A Vt/r=Us A Vg/r Le principe de la navigation proportionnelle consiste à essayer d'obtenir que la direction de la ligne de visée finisse par être constante Cela s'obtient en appliquant au mobile une accélération latérale

=AQVM

A étant une constante Il vient: r=A(USAV)^AV, /r La formule du double produit vectoriel donne: Y=Al(USYM)Vg -(Vg VM)U, jr soit: Y=A(Us VM)Vg Ir ( 15) en tenant compte du fait que: Vg.r VM = O

par construction.

y est donc colinéaire à Vg qu'il tend à annuler ce qui tend

également à annuler Vt et justifie la loi de navigation.

Dans la relation vectorielle ( 15) il apparaît un terme A (US VM) que l'on retrouve également dans l'expression du gain réduit: a=A(U V=)l IVR 1 (VR 1 étant la norme de VR) que l'homme de l'art cherche généralement à maintenir constant pour des

raisons de stabilité.

En résumé, pour guider un mobile en poursuite d'une cible par navigation proportionnelle, il faut lui appliquer une accélération: y=a|VRI Vg Ir Il faut donc estimer Vg Cela peut se faire au moyen de la vitesse transverse Vt qui vaut par définition: V =rd Us dt Le vecteur Vg/r qui est la projection dans le plan des gouvernes M Ym Zm du vecteur Vt/r parallèlement à la ligne de visée peut s'écrire: Vg r=V,/r- k U, k étant un scalaire D'o: d U" Vg Ir= dt -k U, Le vecteur unitaire Us de la ligne de visée correspond au vecteur unitaire U de la direction du faisceau d'antenne puisque celui-ci illumine la cible et le référentiel M xs Ys Zs est le référentiel lié au mobile considéré précédemment de sorte que l'on a dans ce repère: lul=luv,wlT td l=lx,y,zy d'o: lVg lrl=lx',y',z'l T -klu,v,wlT =lx'-ku,y'-kv,z'-kwl T La première composante x'-ku est nulle puisque, par définition Vg est dans le plan des gouvernes M Ym Zm x'-ku=O D'o: lVg Irl= lOy I-vx' u,z'-wx'IulT Sachant que l'on a, d'après la relation ( 5) ux'+ vy'+wz'=O On peut exprimer x' en fonction de y' et z' Il vient: lVg /rl=lO,y'+(vy'+wz')v/u 2,z' +(vy'+wz')w/u 2 l ce qui s'écrit sous forme d'un produit de matrices: lVg/rl= l+v 2/U 2 vw/u 2 xyl VWIU /8 +W 2 /U z On en déduit les ordres de guidage: lr 1 =lt Yl =a l 11 + V 2/U 2vw/U 12 lll ( 16) VW/U 2 l+W 2/u 2 Les composantes y' et z' par rapport aux axes de tangage et de lacet du référentiel lié au mobile, de la dérivée par rapport au temps du vecteur unitaire de la ligne de visée Us relativement à un référentiel inertiel ne sont autres que les entrées des sommateurs 7 et 9 consacrées aux termes de poursuite en amont des intégrateurs qui fournissent v et w, les autres entrées recevant les termes de stabilisation On dispose donc, avec le dispositif de poursuite de cible de la figure 3 de tous les paramètres, à l'exception du module de la vitesse de rapprochement mobile cible Vr, permettant d'élaborer pour le mobile, des consignes d'accélération latérale yy, yz en tangage et en

lacet constituant des ordres de guidage en navigation proportionnelle.

Pour réaliser un dispositif de guidage, il suffit donc d'ajouter au dispositif de poursuite de cible, comme cela est représenté à la figure 3, un moyen d'estimation de la vitesse de rapprochement mobile cible 15 et un

circuit de commande d'accélération 14.

Le moyen d'estimation de la vitesse de rapprochement mobile cible peut être un cinémomètre Doppler couplé à l'antenne de balayage électronique ou un estimateur exploitant les résultats d'une télémétrie de poursuite distance effectuée par un autodirecteur équipant le mobile, ou tout

autre moyen d'estimation.

Le circuit de commande d'accélération 14 reçoit les signaux y' et z', selon les axes de tangage et de lacet du mobile, de correction de la direction de pointage du faisceau de l'antenne à balayage électronique délivrés par le circuit d'écartométrie 11 après traitement dans les filtres de boucle 12, 13, les valeurs des cosinus directeurs u, v, w, selon les axes de roulis, tangage et lacet du mobile, de la direction de pointage du faisceau de l'antenne et une5 estimation ou une mesure de la vitesse de rapprochement mobile cible, et calcule une consigne d'accélération en tangage y, par mise en oeuvre de la relation: lryl=a i Vr(y +(vy I+wz)v Iu) et une consigne d'accélération en lacet yz par mise en oeuvre de la relation: lure Zl=atioedr (z +(vy,+wz)wlu 2)

ces deux relations se déduisant de la relation matricielle ( 16).

Claims (5)

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

1 Dispositif de stabilisation du pointage d'une antenne à balayage électronique ( 1) rigidement fixée sur un mobile, équipée d'un pointeur ( 3) opérant à partir d'une commande d'orientation constituée des cosinus directeurs v et W de la direction du faisceau de l'antenne ( 1) selon des axes de tangage et de lacet d'un référentiel orthogonal direct lié au mobile dont l'axe de roulis est colinéaire à la direction d'orientation de l'antenne ( 1), et contrôlée par un circuit ( 4) de commande de déflexion du faisceau délivrant des composantes, selon les axes de tangage et de lacet du référentiel lié au mobile, d'une consigne de modification de déflexion du faisceau indépendante de la vitesse de rotation du mobile, ledit mobile étant équipé d'une centrale à inertie ( 2) donnant les composantes p, q et r, selon les axes de roulis, de tangage et de lacet du référentiel lié au mobile, de sa vitesse propre de rotation, ledit dispositif de stabilisation étant caractérisé en ce qu'il comporte: un circuit de recouvrement ( 5) qui détermine le cosinus directeur u, selon l'axe de roulis du référentiel lié au mobile, de la direction du faisceau à partir des deux autres cosinus directeurs v et w, selon les axes de tangage et de lacet du référentiel lié au mobile, de la direction du faisceau appliqués au pointeur ( 3) par mise en oeuvre de la relation: U = a/1-v 2 _W 2 un circuit de stabilisation ( 6) recevant les composantes p, q et r de la vitesse propre de rotation du mobile délivrées par la centrale à inertie ( 2), les cosinus directeurs v et W appliqués au pointeur ( 3) et le cosinus directeur u délivré par le circuit de recouvrement ( 5), et délivrant une première composante de stabilisation pw-ru selon l'axe de tangage du référentiel lié au mobile et une deuxième composante de stabilisation qu-pv selon l'axe de lacet du référentiel lié au mobile, un premier circuit intégrateur sommateur ( 7, 8, 7 ', 8 a, 8 b) additionnant et intégrant par rapport au temps la composante selon l'axe de tangage du référentiel lié au mobile, de la consigne de modification de déflexion délivrée par le circuit de commande de déflexion ( 4), et la première composante de stabilisation, selon l'axe de tangage du référentiel lié au mobile, délivrée par le circuit de stabilisation ( 6) pour obtenir le cosinus directeur v, selon l'axe de tangage du référentiel lié au mobile, de la direction du faisceau, et un deuxième circuit intégrateur sommateur ( 9, 10, 9 ', 10 a, 10 b) additionnant et intégrant par rapport au temps la composante selon l'axe de lacet du référentiel lié au mobile, de la consigne de modification de déflexion délivrée par le circuit de commande de déflexion ( 4), et la deuxième composante de stabilisation, selon l'axe de lacet du référentiel lié au mobile, délivrée par le circuit de stabilisation ( 6) pour obtenir le cosinus directeur w,

selon l'axe de lacet du référentiel lié au mobile de la direction du faisceau.

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de commande de déflexion du faisceau ( 4) est un circuit de commande de balayage fournissant les composantes, selon les axes de tangage et de lacet du référentiel lié au mobile, d'une vitesse de balayage de consigne

indépendante de la vitesse de rotation du mobile.

3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de commande de déflexion du faisceau est un circuit d'écartométrie ( 11) associé à l'antenne à balayage électronique ( 1) et délivrant, à partir des signaux reçus par cette dernière, des erreurs Av, Aw entre les cosinus directeur v, w, selon les axes de tangage et de lacet du référentiel lié au mobile, de la direction du faisceau et les cosinus directeurs de la direction

d'une cible poursuivie.

4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des filtres de boucle ( 12, 13) intercalés entre les sorties du

circuit d'écartométrie ( 11) et les entrées des circuits intégrateurs sommateurs.

Dispositif de guidage, par navigation proportionnelle, d'un mobile équipé d'un radar à antenne à balayage électronique ( 1) orientée selon son axe de roulis, équipée d'un pointeur ( 3) opérant à partir d'une commande d'orientation constituée des cosinus directeurs v et w, selon les axes de tangage et de lacet du mobile, de la direction du faisceau de l'antenne ( 1) et contrôlée par un circuit d'écartométrie ( 11) qui lui est associé et délivre les composantes d'erreur y', z' entre les cosinus directeurs v, w, selon les axes de tangage et de lacet du mobile, de la direction du faisceau de l'antenne ( 1) et les cosinus directeur de la direction d'une cible poursuivie, ledit mobile étant équipé d'une centrale à inertie ( 2) donnant les composantes p, q et r de la vitesse propre de rotation du mobile par rapport à ses axes de roulis, de tangage et de lacet, ledit dispositif de guidage étant caractérisé en ce qu'il comporte: un circuit de recouvrement ( 5) qui détermine le cosinus directeur u, selon l'axe de roulis du mobile, de la direction du faisceau à partir des deux autres cosinus directeurs v et w, selon les axes de tangage et de lacet du mobile, de la direction du faisceau appliqués au pointeur ( 3) par mise en oeuvre de la relation: u=il-v 2 _W 2 un circuit de stabilisation ( 6) recevant les composantes p, q et r de la vitesse propre de rotation du mobile délivrées par la centrale à inertie ( 2), les cosinus directeurs v et W appliqués au pointeur ( 3) et le cosinus directeur u délivré par le circuit de recouvrement ( 5), et délivrant une première composante de stabilisation pw-ru selon l'axe de tangage du mobile et une deuxième composante de stabilisation qu-pv selon l'axe de lacet du mobile, un premier circuit intégrateur sommateur ( 7, 8) additionnant et intégrant par rapport au temps l'erreur y' sur le cosinus directeur v, selon l'axe de tangage du mobile, de la direction du faisceau fournie par le circuit d'écartométrie ( 11) et la première composante de stabilisation, selon l'axe de tangage du mobile, délivrée par le circuit de stabilisation ( 6) pour obtenir le cosinus directeur v, selon l'axe de tangage du mobile, de la direction du faisceau, un deuxième circuit intégrateur sommateur ( 9, 10) additionnant et intégrant par rapport au temps l'erreur z' sur le cosinus directeur w, selon l'axe de lacet du mobile, de la direction du faisceau fournie par le circuit d'écartométrie ( 11) et la deuxième composante de stabilisation, selon l'axe de lacet du mobile, délivrée par le circuit de stabilisation ( 6) pour obtenir le cosinus directeur w, selon l'axe de lacet du mobile, de la direction du faisceau, un moyen ( 15) d'estimation de la vitesse de rapprochement mobile-cible poursuivie |Vr et, un circuit de commande d'accélération ( 14) recevant les erreurs y', z' sur les cosinus directeurs v et w, selon les axes de tangage et de lacet du mobile, de la direction de pointage du faisceau délivrées par le circuit d'écartométrie ( 11), les valeurs des cosinus directeurs v et w, selon les axes de tangage et de lacet du mobile, de la direction du faisceau délivrés par les circuits intégrateurs sommateurs ( 7, 8, 9, 10), la valeur du cosinus directeur u, selon l'axe de roulis du mobile, de la direction du faisceau délivrée par le circuit de recouvrement ( 5) et une estimation |Vr de la vitesse de rapprochement mobile-cible poursuivie délivrée par le moyen d'estimation ( 15), et délivrant une première consigne d'accélération yy selon l'axe de tangage du mobile par mise en oeuvre de la relation: lyj=a V, (y'+(vy' +wz') v/u 2) et une deuxième consigne d'accélération yz selon l'axe de lacet du mobile par mise en oeuvre de la relation: lYzj=aivr (z'+ (vyl+wz)w Iu 2)

a étant une constante dite gain réduit.

6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des filtres de boucle ( 12, 13) intercalés entre les sorties du circuit d'écartométrie ( 11) et les entrées des circuits sommateurs ( 7, 9) et du

circuit de commande d'accélération ( 14).