FR2726360A1 - Procede d'elaboration d'un ordre d'allumage automatique pour un piege antichar et allumeur pour la mise en oeuvre du procede - Google Patents

Abstract

Un piège antichar (1) est constitué par un support (2), une charge militaire (3), un allumeur (4) et un viseur (5). Le tir sur la cible est effectué à l'instant td dans un plan bêta. L'invention est caractérisée par la suite chronologique des étapes suivantes: - première détection par radar FM/CW (lobes 11) et établissement d'une première carte SERref , - deuxième détection infrarouge (IR) en t2 (plan V ou V'), - troisième détection IR en t1 (plan U ou U'), - calcul de: t1 -t2 et de la vitesse angulaire d gamma/dt de la cible, - quatrième détection par radar FM/CW (carte SERm ), - mesure de la distance dc et de la taille de la cible (SERm -SERref ), - analyse de la cible, décision de tir, calcul de td et déclenchement en td de la charge militaire. Application à un piège antichar.

Description

_ 1 _ PROCEDE D'ELABORATIOh D'UN ORDRE D'ALLUMAGE AUTOMATIOUE POUR

UN PIEGE ANTICHAR ET ALLUMEUR POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCE-

DE. L'invention concerne un procédé d'élaboration d'un ordre d'allumage automatique à un instant td pour un piège antichar constitué par un support, une charge militaire, un allumeur et un viseur, mis en place sur un site préalablement choisi, à action horizontale à axe de tir fixe dans un plan

vertical à qui est supposé être atteint par la cible consti-

tuée par un véhicule blindé à l'instant tmd, avec détection de modification de l'environnement ne mettant pas en jeu de

contact matériel.

De plus, l'invention concerne un allumeur de charge

militaire pour la mise en oeuvre du procédé.

Dans l'application précise visée pour l'allumeur et son procédé de mise en oeuvre, il s'agit de réaliser un piège

intelligent à action horizontale sol-sol constitué par une mi-

ne (un piège) posse manuellement au sol par l'intermédiaire d'un support, l'allumeur de cette mine présentant entre autres les possibilités et facultés suivantes, qui constituent autant de critères de qualité: disposer au moins de deux capteurs mettant en oeuvre, sans contact matériel des variations de grandeurs physiques de types différents- dans son environnement proche, à savoir un capteur primaire en état de veille permanente qui, lorsqu'il est activé, actiGane à son tour la détection par un capteur secondaire. - offrir des contraintes d'installation faibles être peu sensible aux contraintes climatiques et au manque de visibilité

- être difficilement repérable.

On connaît des mines du type spécifié au paragraphe

précédent, notamment la MIACAH munie d'un allumeur IRMAH fa-

- 2 - briquée par la société GIAT (10 Place Georges Clémenceau à SAINT CLOUD). L'allumeur de cette mine comporte un capteur de

veille sonore qui, au dessus d'un certain seuil de bruit spé-

cifique déclenche un capteur secondaire infrarouge constitué

par un faisceau unique dans l'axe de tir de la charge militai-

re, c'est à dire dans le plan à. Un tel piège, quoique supé-

rieur aux pièges à contact matériel eu égard aux critères de qualité précités, présente encore de nombreux inconvénients tels par exemple la possibilité de nombreuses fausses alarmes et surtout le non respect d'une fenêtre de tir en distance; en effet, la mise à feu de la charge militaire ne doit pas être faite sur un objectif situé en dehors d'une fenêtre optimale de distance (distance minimale dmini-distance maximale

dmaxi) pour plusieurs raisons expliquées plus loin.

Le problème technique à résoudre est le suivant: on veut réaliser un piège anti-char terrestre, autonome après

son installation manuelle, auquel on demande d'intercepter sé-

lectivement certaines classes d'objectifs, à l'exclusion des autres, en l'occurrence des véhicules blindés sur chenilles ou sur roues, caractérisées par un vecteur vitesse en module et en direction et des paramètres physiques tels que dimensions, masse, apparence dans le spectre infrarouge thermique, radio électrique. L'observation de l'environnement doit avoir lieu dans un angle solide limité par une ouverture en gisement et en site et sur une profondeur d'une centaine de mètres. L'axe de tir est supposé rectiligne et fixe. Pour réaliser ce piège, on suppose disposer d'une charge militaire de caractéristiques connues, telles que la loi de vitesse, la distance d'action,

le type de charge, la précision de la trajectoire, qu'il con-

vient d'installer sur le terrain et d'allumer au moment le

plus opportun compte tenu des paramètres du système.

Le respect d'une fenêtre optimale de tir en distan-

ce se justifie d'abord pour des raisons d'efficacité de la charge militaire. La mise à feu diffère très nettement suivant -3-

le type de charge employée. On peut distinguer à l'heure ac-

tuelle deux grands cas: - Les charges autoforgeantes dont le pouvoir de pénétration des blindages diminue très fortement avec la distance et pour lesquelles on peut considérer que sur un char moderne

attaqué transversalement, elles ne sont plus efficaces au-

delà d'une quarantaine de mètres. La distance minimale de tir ne pose pas de problème particulier à partir du moment o la distance de formation de l'éclat est respectée, soit

environ cinq fois le diamètre de la charge.

- Les roquettes propulsées pour lesquelles la charge militaire est amenée à proximité de l'objectif par un propulseur et le pouvoir de pénétration est indépendant de la distance. Il faut toutefois remarquer que le propulseur de la roquette ne s'allume que quelques mètres après l'éjection hors du tube

conteneur, après quoi la vitesse croit lentement et la tra-

jectoire est mieux maîtrisée.

Par ailleurs, la précision limitée de la trajectoi-

re de la charge militaire après le tir constitue une limita-

tion pour la distance maximale autorisée.

- Dans le cas des charges autoforgeantes, l'axe de formation

de l'éclat n'est maîtrisé qu'à quelques degrés près par rap-

port à la structure de la charge et il faut également tenir

compte du déplacement angulaire de cette structure par rap-

port au sol au moment de l'explosion; mises à part ces im-

précisions de tir au départ de la charge militaire il faut noter comme facteur favorable à une trajectoire correcte, le

fait que la trajectoire de l'éclat peut être considérée com-

me rectiligne.

- Dans le cas des roquettes, la maîtrise de la trajectoire dé-

pend de nombreux paramètres touchant à l'aérodynamique, la

propulsion, la stabilité du poste de tir au moment du dé-

part, la sensibilité au vent latéral. D'une manière générale on peut dire que c'est la flèche due à la perte progressive

d'altitude et l'effet du vent latéral qui grèvent la préci-

sion du tir par rapport à la trajectoire théorique.

-4-

Un but de l'invention est de repérer de façon sé-

lective un sous-ensemble de la classe des véhicules blindés

parmi d'autres types de cibles terrestres mobiles.

Un autre but de l'invention est de subordonner la décision de tir contre un véhicule blindé identifié au fait

que ce dernier se présente avec des caractéristiques de dis-

tance et de vitesse entrant dans des plages de distance et de

vitesse prédéterminées.

Encore un autre but de l'invention est d'anticiper

l'instant td de déclenchement de la charge militaire.

Ces buts sont atteints et les inconvénients de l'art antérieur sont atténués ou supprimés grâce au fait que

le procédé indiqué au premier paragraphe de la description est

caractérisé par la suite chronologique des étapes suivantes: 1 - une première détection de l'environnement par radar FM/CW, dont les lobes d'émission et de réception, fixes, coupent le plan a et englobent un faisceau de deuxième détection et un faisceau de troisième détection, en rayonnement infrarouge (IR), lors de la mise en place dudit piège, 2 l'établissement et la mémorisation d'une première carte de

surface radar équivalente des échos en fonction de la dis-

tance: SERref résultant de ladite première détection par radar, 3 - ladite deuxième détection (IR) d'une cible potentielle à un instant t2 dans un plan vertical V faisant avec le plan à un angle l + a, qui fait passer ledit allumeur d'un état originel de veille à un état activé,

4 - ladite troisième détection (IR) de ladite cible potentiel-

le à un instant t1 dans un plan vertical U, situé entre des plans A et V et écarté d'un angle 0 du plan A, - le calcul de la durée tl-t2 et de la vitesse angulaire radiale d de ladite cible selon l'expression: dt = t- t dt dt tl-t2' 6 - une quatrième détection de l'environnement par radar

FM/CW, commandée par ladite deuxième détection en rayonne-

ment IR, immédiatement après l'instant t1 entraînant l'éta-

blissement et la mémorisation d'une deuxième carte de surfa-

-5- ce radar équivalente des échos en fonction de la distance: SERm, 7 au moins une première mesure de la distance dc et de la SER (taille) de la cible par calcul, pour chaque distance, de la fonction: SERm- SERref, 8 l'analyse de caractéristiques de forme de la cible par imagerie thermique simplifiée à partir de données fournies par ladite troisième détection (IR),

9 - la décision de donner, avec anticipation de tir, ledit or-

dre d'allumage prenant en compte les caractéristiques de forme, de taille, d'éloignement et de vitesse de la cible, - le calcul de l'instant td à partir des calculs effectués aux étapes précédentes et des caractéristiques de ladite charge militaire,

11 - le déclenchement, à l'instant td, de ladite charge mili-

taire. Un allumeur de charge militaire pour la mise en

oeuvre du procédé est quant à lui remarquable en ce qu'il com-

porte: - un premier c-apeur, constitué par un radar du type FM/CW,

dont les lobes d'émission et de réception fixes ont une ou-

verture en gisement, comptée à partir du plan A, légèrement supérieure à un angle l de l'ordre d'une à deux dizaines de degrés et une ouverture en site Os de l'ordre de quelques dizaines de degrés,

- au moins un deuxième cQpreur, constitué par un détecteur in-

frarouge apte à intercepter un faisceau infrarouge, qui s'étend dans un plan vertical V faisant avec le plan A un angle a + l et qui est sensiblement contenu dans les lobes dudit radar FM/CW, son ouverture en site étant sensiblement égale à es,

- au moins un troisième capteur, constitué par au moins un dé-

tecteur infrarouge apte à intercepter un faisceau infrarou-

ge, qui s'étend dans un plan vertical U faisant avec le plan A un angle f et qui est sensiblement contenu dans les lobes dudit radar FM/CW, son ouverture en site étant sensiblement 6 - égale à OS, lesdits faisceaux infrarouges faisant entre eux un angle a petit, - et des moyens de mémorisation d'estimation et de calcul,

pour d'une part mémoriser des données issues desdits pre-

mier, deuxième et troisième cajpteurs, d'autre part identi-

fier comme étant une cible à détruire une cible potentielle qui entre dans le champ de détection desdits Layleurs, en

troisième lieu calculer avec anticipation de tir ledit ins-

tant td à partir desdites données fournies par les capdeurs et de données prédéterminées, après qu'une cible à détruire

a été identifiée.

De préférence, les moyens de mémorisation d'estima-

tion et de calcul sont constitués par un ensemble électronique qui effectue un traitement numérique des signaux issus des

capteurs au moyen d'un processeur de traitement de signal as-

socié à un processeur de gestion.

On obtient ainsi un piège antichar qui offre de nets avantages par rapport aux pièges antichars connus. Sa

conception en vue d'une anticipation de tir augmente la proba-

bilité d'impact de la charge militaire sur la cible; par ail-

leurs, la diminution du taux de fausses alarmes, associée à la bonne précision de tir, permet de placer ce type de piège en

agglomération, la destruction de véhicules sur les axes rou-

tiers constituant une mission particulièrement propice à l'utilisation de ce type de mines. Un autre avantage provient

des faibles contraintes d'installation dues au fait que l'al-

lumeur, conçu pour être adapté à différents types de charges militaires, est démontable et éventuellement réutilisable s'il n'a pas été endommagé par le tir précédent. L'allumeur est en

outre peu sensible aux contraintes climatiques, pouvant fonc-

tionner de jour ou de nuit, même en cas de faible pluie ou de brouillard léger, il est peu repérable grâce à son état de

veille passive en rayonnement infrarouge, présente un bon ni-

veau de résistance aux contre-mesures et n'est quasiment pas affecté par les perturbations causées à l'environnement par le

champ de bataille.

-7-

La description qui suit en regard des dessins anne-

xés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre

comment l'invention peut être réalisée.

Les figures la et lb représentent de façon schéma-

tique, vu respectivement de dessus et de côté, un piège anti-

char, comportant l'allumeur selon l'invention, mis en place

sur un site préalablement prévu.

La figure 2 est une figure géométrique, vue de des-

sus du piège antichar et d'une cible potentielle évoluant dans

l'environnement proche.

La figure 3 illustre une disposition constructive

permettant de matérialiser la technique de détection en infra-

rouge passif.

La figure 4 est un schéma synoptique d'une chaîne

analogique de traitement de signal infrarouge.

La figure 5 est un schéma synoptique général du mo-

de de réalisation préféré de l'allumeur selon l'invention.

La figure 6 est un organigramme d'enchaînement des

mesures pendant une séquence aboutissant au tir.

La figure 7 est un schéma synoptique d'une chaîne de traitement de signal à l'apparition d'une cible potentielle

dans le champ de détection infrarouge externe de l'allumeur.

La figure 8 illustre la forme de signaux électri-

ques dans la chaîne de traitement de la figure 7.

La figure 9 est un schéma synoptique permettant d'expliciter le passage de l'état de veille à l'état activé de l'allumeur. La figure 10 est un schéma synoptique d'une chaîne de traitement de signal à l'apparition d'une cible potentielle

dans le champ de détection infrarouge interne de l'allumeur.

La figure 11 est un schéma synoptique d'un mode de

réalisation du système de radar faisant partie de l'invention.

Sur la figure 1 on a représenté un piège antichar 1 constitué par un support 2, une charge militaire 3 contenue dans une structure adaptée, un allumeur 4 et un viseur 5. De préférence, l'ensemble constitué par les éléments 2 à 5 est

-- 8 -

démontable, ce qui facilite le transport et les différents

éléments sont assemblés et mis en place sur un site 10 préala-

blement choisi. Les sous ensembles à monter sont de préféren-

ce: le support d'installation 2, la charge militaire avec sa structure 3, des moyens d'accrochage spécifiques étant prévus

pour solidariser le support avec cette structure, le sous en-

semble constitué par l'allumeur 4 et un viseur sommaire 5, un

dispositif mécanique 6 qui a pour fonction de solidariser l'allumeur et la charge militaire et d'harmoniser l'axe de tir et les champs des senseurs de l'allumeur. On notera que les

éléments 2 et 6 diffèrent selon la nature de la charge mili-

taire utilisée. L'allumeur 4 doit pouvoir être couplé rapide-

ment notamment à un tube lance roquettes antichar ou à une mi-

ne à charge autoforgeante et à action horizontale. Cette dis-

position constructive particulière permet de réutiliser éven-

tuellement l'allumeur. Il faut cependant noter que, dans le cas d'un emploi avec une charge autoforgeante ou d'un tir à très courte distance avec un lance roquettes, l'endommagement, voire la destruction de l'allumeur sont très probables. Les

caractéristiques de la charge militaire sont supposées con-

nues, notamment la loi de vitesse, la distance d'action, le type de charge, la précision de la trajectoire. L'axe de tir 7 de la charge militaire (figure lb) est disposé parallèlement

au sol à une hauteur d'environ 0,7 m. Cet axe de tir est rec-

tiligne et fixe dans un plan vertical d.

L'allumeur décrit ci-après est basé sur un système

d'analyse de l'environnement susceptible de fournir, après re-

connaissance d'une cible, un ordre d'allumage à différents ty-

pes de charges militaires. L'observation de l'environnement a lieu dans un angle solide limité par une ouverture donnée en gisement et en site et sur une profondeur d'une centaine de mètres. A cet effet l'allumeur, fixé rigidement à la structure de lancement de la charge militaire, réalise une observation de l'environnement au moyen de deux types de senseurs: un senseur infrarouge 8 (figure 5) et un senseur radioélectrique 9 (figure 5), incorporés dans l'allumeur. La détection de -9-

l'approche d'un mobile puis son analyse s'effectuent exclusi-

vement en réception à partir d'au moins deux faisceaux de rayonnement infrarouge (faisceaux IR) qui s'étendent dans des plans verticaux V et U respectivement, passant par le point O

o se situe l'allumeur (figure la), les références V et U ser-

vant aussi à identifier ces faisceaux, à savoir le faisceau externe V et le faisceau interne U. Ces faisceaux, qui sont de préférence en rayonnement infrarouge passif dans la fenêtre des 8 à 12 p, ont chacun une ouverture en site 8s comprise sensiblement entre une horizontale et une droite faisant avec l'horizontale un angle de quelques dizaines de degrés vers le bas. Le faisceau interne U a une position en gisement repérée

par rapport à A par un angle 0 de l'ordre d'une à deux dizai-

nes de degrés et le faisceau externe V une position en gise-

ment O+a, a étant un angle faible de l'ordre de quelques de-

grés. De façon connue, la détection effectuée par ces fais-

ceaux permet de déceler des modifications de température infé-

rieures à 1 degré Kelvin, pourvu que ces modifications soient

de fréquence supérieure à quelques dixièmes de Hertz, typique-

ment supérieure à 0,5 Hz et de fréquence inférieure à quelques

dizaines de Hertz.

Le deuxième type de senseur, radioélectrique, est un radar à onde continue modulé linéairement en fréquence, dit aussi FM/CW, à antenne unique de préférence, dont les lobes d'émission et de réception sont représentés par leur enveloppe en trait interrompu 11 sur les figures la et lb. Un exemple de réalisation de ce radar 9 est décrit ci- dessous en référence à

la figure 11. Les lobes 11 englobent en substance les fais-

ceaux V et U; ils ont une ouverture en gisement, comptée à partir du plan A, légèrement supérieure à a+p et une ouverture en site légèrement supérieure à 8s. De préférence, le radar

FM/CW comporte une seule antenne d'émission-réception; sa ré-

solution en distance est inférieure à 5 m et sa sensibilité

permet de percevoir une cible de surface radar équivalente su-

périeure à 10 m2 environ jusqu'à la portée maximale. On notera

que ce radar FM/CW n'utilise pas l'effet Doppler.

- 10 -

La disposition des lobes et des faisceaux décrite ci-dessus permet la destruction d'une cible circulant dans un seul sens de traversée possible du plan A, en l'occurrence le

sens de la flèche 12 pour une cible circulant sur la trajec-

toire 13 (figure la). Si l'on désire pouvoir détruire une ci-

ble potentielle circulant dans l'un ou l'autre sens de traver-

sée de A on peut rendre la détection symétrique par rapport au plan A en agrandissant les lobes du radar FM/CW de façon telle qu'ils admettent A comme plan de symétrie et en disposant deux faisceaux de rayonnement infrarouge V' et U' homologues des faisceaux V et U et symétriques de ces derniers par rapport au

plan &.

La figure 2 définit les caractéristiques géométri-

ques ainsi que les notations adoptées pour expliquer le fonc-

tionnement de l'allumeur selon l'invention. Outre les nota-

tions déjà introduites à la figure la, on désigne par: - 14 la cible potentielle circulant sur la trajectoire 13 vers le plan A avec une vitesse vc,

- 6 la radiale qui relie l'allumeur à l'avant de la cible po-

tentielle 14 et qui fait un angle y avec le plan A, - E l'angle que fait la trajectoire 13 avec le plan A, - B, A et C les points d'intersection de la trajectoire 13

avec les plans V, U et A respectivement.

Par ailleurs un domaine de tir est défini, qui im-

pose une fenêtre optimale de tir en distance pour les raisons

déjà dites en préambule de la description et une limitation

concernant la vitesse de la cible potentielle, en direction et en module. Cette dernière limitation se traduit par exemple par les conditions suivantes:

45<E<1350 (1)

et v. .<v <v (2) cminl c cmaxi

vcmini et vcmaxi étant des seuils de vitesse minimale et maxi-

male pour la cible. Ces contraintes se traduisent, sur la fi-

gure 2 par la définition de deux zones interdites limitées chacune par deux plans F,G et H,I faisant un angle de 45 avec

- 11 -

le plan A, et associées respectivement aux distances limites: daini = OR et dmaxi = OL, entre lesquelles un véhicule doit atteindre le plan A pour être une cible potentielle. Pour

s'en tenir à la partie située à droite du plan 6, sur la figu-

re 2, les plans respectifs F et H font chacun, dans la zone de détection qui contient le segment OL, un angle de 135' avec le plan A; l'intersection entre les plans F, V et U définit un segment QP = Smini et l'intersection entre H, V et U, un segment NM = Smaxi Le radar 9 fonctionne suivant un mode particulier dont les principales caractéristiques sont les suivantes: - Lors d'une première détection effectuée juste après la mise en place de l'allumeur et en l'absence de toute modification de l'environnement décelée par les faisceaux infrarouges, le radar établit et mémorise la carte dite carte de fréquence de l'environnement, ou carte de surface radar équivalente des échos, ce qui revient à effectuer une analyse spectrale de ce qui se situe dans l'angle solide de ses lobes 11, que l'on note: SERref = fl(d) (3) avec:

SER: Surface Equivalente Radar des échos.

d: distance.

- Sur indication d'un autre senseur, en l'occurrence d'un sen-

seur infrarouge et après qu'il a été décelé une modification de température dans l'environnement, le radar effectue une

autre détection et une autre mesure de l'environnement sem-

blable à la précédente et notée: SERm = f2(d) (4) - Est ensuite calculée la fonction: SERm - SERréf = f3(d) (5)

La carte différentielle de surface radar équivalen-

te des échos exprimée par la relation (5) permet de mettre en évidence à quelle distance une modification de SER a lieu et quel est l'ordre de grandeur de cette modification. Cette

technique de mesure présente l'avantage d'éliminer presque to-

- 12 -

talement l'influence de l'environnement, à savoir tous les échos fixes, et des échos parasites internes au radar, ce qui

est très appréciable lorsqu'un radar mono-antenne est utilisé.

Une première description simplifiée du fonctionne-

ment de l'allumeur est donnée dans le tableau ci-dessous qui résume d'une part la chronologie des fonctions à réaliser et

les paramètres à mesurer afin d'obtenir les performances sou-

haitées, d'autre part le senseur affecté à chaque fonction.

- 13 -

TABLEAU

Fonction ou para mètre mesuré. Senseur Commentaire Mesure de SERréf Radar

(<re détection).

Etablissement de Faisceau IR V Seul(s) le(s) faisceau(x) V

l'état de veille (respective- (et V') est(sont) activés.

ment V et V') Passage de Faisceau IR V Détection d'une augmentation l'état de veille ou V'. de température d'environ 5"C à l'état actif dans l'un des deux faisceaux

(2me détection). V ou V'.

Troisième détec- Faisceau IR U Détection d'une augmentation tion. ou U'. de température d'environ 5"C dans l'un des deux faisceaux

U ou U'.

Détermination Faisceaux IR Pour une trajectoire dans le

éventuelle du V et U ou V' sens de la flèche 12, l'aug-

sens de progres- et U'. mentation de température est sion de la cible constatée dans V puis U; pour une trajectoire en sens inverse, l'augmentation est

constatée en V' puis U'.

Mesure de la vi- Faisceaux IR Mesure du temps t1-t2 s'écou-

tesse angulaire V puis U ou lant entre l'augmentation de de la radiale 6 V' puis U'. température de V puis U (V'

joignant l'allu- puis U').

meur à la cible.

Mesure de SERm Radar

(4me détection).

* Mesure de la dis Radar Etablissement de la carte dif tance cible-allu férentielle de SER des échos

meur dans U ou SERm - SERréf = f3(d).

U'. Mesure de la SER Radar Détermination de la grosseur

de la cible. de la cible.

Analyse des ca- Sous fais- Analyse de la cible suivant

ractéristiques ceaux IR dans quelques lignes horizontales.

de la cible. U ou U'. Cette technique permet d'obte ___....___..nir des indications sur ses flancs et particulièrement sur le train de

roulement de la cible potentielle.

- 14 -

On décrit ci-dessous en référence aux figures 3 et 4 le système de détection d'intrusion effectué par le senseur infrarouge 8 (figure 5). La détection d'intrusion est faite à partir des faisceaux V et U ou des faisceaux V' et U' Comme

pour la figure 2 on se borne ici à la description d'une réali-

sation des faisceaux V et U, les faisceaux V' et U' étant ob-

tenus de manière totalement identique. Les faisceaux V et U sont obtenus à partir des éléments suivants: - un système optique 16 caractérisé par sa distance focale f, son ouverture et son axe optique 17, - un filtre 20 permettant de sélectionner la bande spectrale

d'analyse, par exemple entre 3p et 14p, et de préférence en-

tre 8 et 12 p.

- un réseau de détecteurs 18 placé dans le plan focal du sys-

tème optique 16, constitué par un assemblage de détecteurs infrarouges 19 et 21, 22, 23, 24 sensibles dans la bande

d'analyse IR utilisée, par exemple des détecteurs pyroélec-

triques sensibles à l'infrarouge passif dans la fenêtre des

8 à 12 p, dont les dimensions ainsi que les dispositions re-

latives combinées à la distance focale du système optique 16 donnent les champs d'analyse V pour ce qui est du détecteur 19 et U pour ce qui est de l'ensemble des détecteurs 21, 22, 23, 24. On notera que le faisceau v dont l'angle solide

d'analyse est 8s.8g, $g étant l'angle de gisement, très fai-

ble, est constitué dans le plan vertical de n sous faisceaux contigus, d'ouverture en gisement: 8g, et d'ouverture en

site: 8s/n, n étant égal à 4 dans l'exemple choisi à la fi-

gure 3.

Chaque détecteur du réseau 18 est suivi d'une chaî-

ne de traitement de signal analogique représentée à la figure

4. Cette chaîne comporte en cascade le détecteur 26, qui re-

présente l'un des détecteurs 19, 21, 22, 23 ou 24, un préam-

plificateur 27, un amplificateur 28 et un filtre passe-bande 29. Le filtre 29 fournit la tension V26 (V1, V21, V22, V23 ou

V20)

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La bande passante globale de cette chaine de trai-

tement est comprise entre quelques dixièmes de Hz (typiquement 0,5 Hz), pour être insensible à la composante continue, à quelques dizaines de Hz (typiquement 50 Hz), ce qui correspond à la fréquence de modulation maximale nécessaire à la prise en

compte des véhicules. L'ensemble constitué par le système op-

tique, le détecteur 26 et sa chaîne d'amplification a un NETD (Noise Equivalent Temperature Difference en langue anglaise)

inférieur à l'K.

Un mode de réalisation de l'allumeur est décrit ci-après en référence aux figures 5 et 6. La figure 5 repré-

sente, outre les capIeurs infrarouge 8 et radar 9, des moyens de mémorisation d'estimation et de calcul 31 qui, dans le cas préféré de la figure 5, effectuent un traitement analogique et numérique des signaux de sortie des cd&peurs 8 et 9. La figure 6 est un organigramme permettant d'expliciter le

fonctionnement de l'allumeur représenté à la figure 5.

La tension de sortie V19 du cateur IR 8, relative

au faisceau V (ou V'), est transmise en parallèle à une sec-

tion de veille IR 32 et à un multiplexeur 33. La tension de sortie multiple V21 à V24 relative au faisceau U et la tension

de sortie VR du radar 9 sont aussi transmises au multiple-

xeur 33 qui, moyennant un découpage approprié dans le temps, fournit tous les signaux qu'il reçoit, par sa sortie série à un échantillonneur-bloqueur 34. Ces signaux sont ensuite transmis à une mémoire de stockage d'échantillons numériques

36 par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique-numéri-

que 35. Les données emmagasinées dans la mémoire 36 sont aptes à être traitées par un processeur de traitement de signal 37 qui effectue les calculs nécessaires et par un processeur de gestion 38 qui orchestre les différentes phases de calculs de discrimination et de décisions nécessaircs. A cet effet, les échantillons numériques contenus dans la mémoire 36 peuvent

être transmis aux processeurs 37 et 38, un ensemble de mémoi-

res programme 39 dialogue avec le processeur de gestion 38 et fournit des instructions au processeur de traitement de signal

- 16 -

37. Le processeur de gestion 38 est aussi conçu pour recevoir les résultats des calculs effectués en 37. Lorsqu'une décision

de mise à feu a été prise par le processeur 38, il est trans-

mis à un instant td, au circuit de mise à feu 41 par l'inter-

médiaire d'un circuit électronique 39 qui comporte des sécuri-

tés.

Le déroulement des opérations qui détermine la pro-

grammation de la mémoire 39 est par exemple le suivant (figure 6).

A la case 101 est effectuée une initialisation gé-

nérale de l'allumeur, lors de sa mise en place, qui prend en compte tous les paramètres entrés sur les interfaces au moment de la pose, tels par exemple la durée d'activité de l'allumeur

pouvant ateindre plusieurs dizaines de jours et un comporte-

ment de neutralisation ou d'autodestruction en fin de durée d'activité. A la case 102 est effectuée la mise en mémoire, en

36, de la carte donnant la valeur des échos SERréf = fl(d).

Après le passage d'une étiquette "ETi", à la case 103 est effectuée une réinitialisation éventuelle après mise

en alerte n'ayant pas abouti au tir.

En 104, une coupure du faisceau V (respectivement

V') est détectée à l'instant t2 qui est mémorisé en 104'.

L'allumeur demeure à l'état de veille, c'est-à-dire que seuls les circuits de détection des faisceaux externes V et V' sont alimentés. En 105, une coupure du faisceau U (respectivement U') est détectée, à l'instant t1. L'allumeur passe de l'état

de veille à l'état activé dans lequel tous ses circuits élec-

triques sont alimentés.

A la case 106, l'instant tl est mémorisé; des ex-

plications sur un mode de réalisation pour le repérage des

instants tl et t2 sont données plus loin en référence aux fi-

gures 7 à 10.

A la case 107 il est testé si le sens de circula-

tion du véhicule à identifier est conforme aux consignes. Si

- 17 -

ce n'est pas le cas (N), c'est-à-dire si le véhicule se dépla-

ce dans le sens de circulation non sélectionné, dans le cas o un seul sens de progression prédéterminé aurait été choisi, on retourne à l'étiquette "ETI". Si le sens est correct (Y), on passe à la case de test 108 o la valeur t1-t2 est comparée à des seuils S1 et S2 qui traduisent une plage de vitesse et de distance tolérée pour une cible potentielle. Si le test est négatif (véhicule trop lent ou trop rapide) on retourne à l'étiquette ETI. Si la valeur t1-t2 est correcte on passe à la case 109 o sont effectués les mesures et calculs suivants: SERm = f2(d), SERm-SERréf = f3(d), et dc, au point A, définie

comme l'abscisse du maximum de f3(d).

Ensuite, à la case de test 111, on vérifie si la valeur de dc(d) est comprise entre des seuils de distance S3 et S4, proches de dmini et dmaxi respectivement. Dans la négative (véhicule trop près ou trop loin), on revient à l'étiquette ETi". Si le test est positif on passe à la case 112 o est effectuée la mémorisation de f 3(d). Il faut noter

que lorsque l'objectif est très proche il n'y aura pas une du-

rée suffisante pour faire son analyse infrarouge complète par imagerie thermique simplifiée. A la case 113 on calcule, à

partir des valeurs de t2, t1, dc et d'autres paramètres con-

nus par construction du système, un instant estimé tmd au-

quel le véhicule doit rencontrer le plan A. L'analyse infra-

rouge doit être terminée avant l'instant tmd ou être arrêtée à cet instant. Pour cela, un générateur d'horloge en temps

réel non représenté est déclenché à l'instant t1, ce qui per-

met la comparaison de temps désirée. A la case 114 est calcu-

lée la période d'échantillonnage TEIR de l'image infrarouge simplifiée du véhicule afin d'avoir une résolution correcte

pour toutes les distances possibles. Cette période d'échantil-

lonnage est définie par la relation: T rh (6) EIR d (dY) c dt

- 18 -

rh étant la résolution horizontale minimale que l'on souhaite avoir sur le véhicule compte tenu de l'angle sous lequel il se présente par rapport à U (ou U') et (dl/dt) étant fournie, en première approximation, par la relation: d= a d = a(7) dt t-t2

a étant exprimé en radians.

Cette méthode permet de faire en sorte que le nom-

bre d'échantillons pris sur un véhicule de longueur fixée à priori soit sensiblement le même quelles que soient sa vitesse et sa distance de passage dans les limites autorisées. A la

case suivante, 115, on adapte la configuration des sous fais-

ceaux de U ou U', définis par les capteurs 21, 22, 23 et 24, à la distance dc. En effet, lorsque le véhicule se trouve à la

distance minimale d'observation, son train de roulement, cons-

titué par des chenilles ou des roues, occupe le champ vertical des n détecteurs. Par contre, lorsque le véhicule se trouve à

la distance maximale d'observation le train de roulement occu-

pe le champ d'un seul détecteur, celui du sous faisceau du

haut, compté à partir de l'axe de tir 7. Cette dernière condi-

tion permet d'ailleurs de définir préalablement la valeur à

donner à O /n soit l'ouverture en site d'un sous faisceau élé-

mentaire et, partant, la valeur de n.

Les échantillons correspondant aux n' (n'<n) lignes d'analyse infrarouge de la scène sont ensuite mémorisées (case 116) et, parallèlement on va à une séquence de test 117 o l'on examine si l'instant tmd est dépassé. Si c'est le cas, on va à la case 118 o la séquence d'observation infrarouge est interrompue et o l'on recherche une signature caractéristique

en infrarouge sur l'image simplifiée partielle déjà mémori-

sée. Sinon, on passe à la case 119 o est recherchée une si-

gnature caractéristique en infrarouge concernant essentielle-

ment la forme du train de roulement du véhicule, étant donné que ce dernier a subi un échauffement du fait du roulement, que ce soit dans le cas de véhicules chenillés ou sur pneus. A partir de la case 118 ou de la case 119 on va à une séquence

- 19 -

de test, case 121 o il est déterminé, par comparaison avec

des images types, ou bien par extraction d'attributs caracté-

ristiques si l'image infrarouge simplifiée du véhicule appar-

tient à une classe susceptible d'être détruite. Si ce n'est

pas le cas, on revient à l'étiquette "ETI". Dans l'affirmati-

ve, on va à la case de test 122. Ce dernier test, qui consiste à déterminer à partir de f3(d) si la surface radar équivalente du véhicule est suffisante, est virtuel dans l'organigramme décrit. Il sert ici à souligner que la grosseur minimale du véhicule blindé à attaquer doit être déterminée préalablement avec les opérationnels et au besoin au cas par cas. La case 122 indique qu'il est loisible de comparer f3(d), mémorisée à

la case 112, avec des cartes de SER de cible type et de reve-

nir à l'étiquette "ETi" au cas o l'amplitude de f3(d) serait

insuffisante. L'opération effectuée à la case suivante dessi-

née en trait interrompu, 123, est optionnelle; elle consiste

à effectuer à ce stade une deuxième mesure radar de la distan-

ce dc2 allumeur-véhicule qui permet de connaître, par compa-

raison avec dc l'évolution de la distance allumeur-véhicu-

le. Cette deuxième mesure a pour but d'affiner la connaissance de l'angle E ce qui a pour double conséquence de déterminer avec plus d'acuité la distance OC et de pouvoir calculer avec une meilleure précision l'instant td de déclenchement de la charge militaire. A cette deuxième mesure est associée une

deuxième séquence de test de dc2, case 124, analogue à cel-

le effectuée sur dc à la case 111. A la case 125 qui suit le

précédent test positif alors que plus rien ne s'oppose au dé-

clenchement de la charge militaire, l'instant td est calcu-

lé, à partir des estimations des variables OC, A, dy/dt, par exemple comme indiqué plus loin. La case suivante 126 indique une attente éventuelle s'il s'avère que l'instant td n'est pas encore atteint et la dernière case 127 le déclenchement de

la charge militaire à l'instant td. Les algorithmes néces-

saires à la programmation des processeurs 37 et 38 pour mettre en oeuvre l'ordinogramme de la figure 6 sont à la portée de

l'homme du métier, en l'occurrence l'informaticien moyen.

- 20 -

On donne ci-dessous des détails relatifs à l'ex-

ploitation des signaux électriques issus des c-ateurs puis des

modes de calcul de l'instant td.

L'état de veille de l'allumeur est caractérisé par la seule surveillance de l'intrusion d'un objet chaud dans les faisceaux V et V'. Seules les chaînes électriques relatives au détecteur 19 et à son homologue sont alimentées, tout le reste de l'allumeur ne l'étant pas pour minimiser la consommation d'énergie électrique. Le signal V1g (figure 4) fait alors l'objet du traitement suivant, figure 7. La tension V19 entre sur un comparateur 43 qui la compare à un niveau de référence S1t. L'état de veille est caractérisé par: V1<S1g9. Lorsque V19>S19 le signal de sortie C19 du comparateur 43 présente une transition positive qui est mémorisée dans une mémoire 44 dont le signal de sortie logique m19 passe alors par exemple d'un état logique '0" à un état logique '1'. On notera que, pour éviter les fausses alarmes, le signal de référence S!g est construit d'une façon particulière, figure 8. S1S vaut p fois la valeur efficace de V19 en l'absence de toute modulation de

température dans le faisceau V ou V'. Par ailleurs, S19 pré-

sente un retard T3 par rapport à l'évolution de V19, ce qui signifie que si V19 varie brutalement, S1I ne commencera pas à croître immédiatement mais seulement après que le temps T se soit écoulé. La figure 8 représente les évolutions dans le temps de V19 et Sis, tout d'abord en l'absence de modulation de température dans V, puis lors de l'apparition d'un objet chaud.

Lorsque le signal m1g passe à l'état "1", l'allu-

meur passe de son état de veille à un état actif, c'est-à-dire qu'il se met dans la configuration lui permettant d'effectuer

toutes les mesures nécessaires à une prise de décision perti-

nente, suivant l'arbre de décision représenté par l'organi-

gramme de la figure 6. On notera que les deux premières ac-

tions de l'état actif sont la détermination du sens de pro-

gression de l'objectif et la mesure de sa vitesse angulaire apparente. Pour cela il est fait appel aux instants t2 et tl

- 21 -

des passages du véhicule dans les faisceaux V (ou V') et U (ou

U'). L'instant t2 est marqué par le passage du signal m1q, fi-

gure 7, à l'état "1'. Dans l'allumeur, ceci provoque immédia-

tement, outre la mise sous tension des chaines électriques as-

sociées aux détecteurs 21 à 24 (et leurs homologues éventuels situés symétriquement par rapport à A) ainsi que des circuits

de traitement de signal aval, la mise sous tension et le dé-

clenchement d'un compteur 45, figure 9, incrémenté au rythme

d'un générateur d'horloge 46. Le compteur 45 qui reçoit le si-

gnal ml et qui est alimenté par la tension VA à partir de l'instant t2 fournit à sa sortie SO sous la forme de k bits, la durée qui s'écoule depuis l'instant t2 auquel l'avant d'un

véhicule chaud coupe le faisceau V (ou V').

Les signaux électriques V21 à V24 (figure 4) qui correspondent chacun à un sous faisceau de U (ou U') ne sont

pas exploités séparément dans un premier temps. Pour détermi-

ner tl, l'instant de passage du véhicule dans le faisceau U

(ou U'), les n signaux V21 à V24 sont sommés dans un addition-

neur 47, figure 10, qui fournit un signal VS. La tension VS fait alors l'objet du même traitement que V19 (voir les

figures 7 et 8 et la description qui s'y réfère) suivant le

schéma de la figure 10 o l'on retrouve un comparateur 48 et

une mémoire 49. Le signal S5 est construit de la même maniè-

re que le signal Sig (figure 8). Le signal de sortie mS de la mémoire 49 passe à l'état logique "1" à l'instant tl. Ce signal, fourni à une entrée d'inhibition IH du compteur 45 (figure 9), inhibe alors ce dernier dont la sortie SO demeure

à une valeur de comptage proportionnelle à la durée: t1-t2.

Sur la figure 11 sont représentés à gauche le dis-

positif de radar proprement dit et la partie de traitement

analogique du signal et à droite la partie de traitement numé-

rique qui constitue une variante, propre au radar, de la par-

tie de traitement numérique représentée à la figure 5. Le ra-

dar représenté à titre d'exemple est à une seule antenne émet-

trice-réceptrice 301. Il pourrait aussi s'agir d'un radar plus

classique à deux antennes. Les lobes d'émission et de récep-

- 22 -

tion de l'antenne 301 sont fixes; leur ouverture en gisement

et en site est de l'ordre de quelques dizaines de degrés.

La résolution en distance requise est de l'ordre de

cinq mètres, ce qui permet l'utilisation d'un radar monoanten-

ne pour lequel la résolution en distance devient critique en dessous de trois mètres environ. La sensibilité prévue pour le

radar doit lui permettre de percevoir des cibles dont la Sur-

face Equivalente Radar (SER) est de quelques mètres carrés, ce qui le désigne pour des objets (intrus ou cibles) qui sont plutôt des véhicules que des personnes. Le radar de la figure

11 comporte un générateur de tension de commande 302, un os-

cillateur commandé par tension 303 (VCO) et un coupleur direc-

tif 304 dont une première sortie est reliée à l'antenne 301 et

une deuxième sortie de prélèvement du signal fraction de l'on-

de reçue en écho à un mélangeur 305. Un coupleur 306 relie la sortie de signal d'émission hyperfréquence de l'oscillateur à une deuxième entrée du mélangeur 305 pour transmettre à ce dernier un premier signal fraction de l'onde émise. On obtient

à la sortie de signal 307 du mélangeur 305 un signal de batte-

ment soustractif entre les deux signaux d'entrée, dont la fré-

quence fb se déduit de la relation: f 2 AF D (31) fb = c.Te dans laquelle: fb: fréquence de battement soustractif entre onde émise et onde reçue en écho (du sol ou d'un objet), dans le signal

de sortie du mélangeur.

T: temps de retard entre onde émise et onde reçue en écho.

AF: excursion de fréquence de la dent de scie du signal émis,

maintenue fixe.

Te: durée de la dent de scie du signal émis.

D: distance du sol ou d'un objet.

c: vitesse de propagation d'une onde électromagnétique dans l'air. Le radar fonctionne comme décrit ci-dessous. Sous la commande d'un signal rectangulaire à action monostable ou

- 23 -

bistable S31, une rampe de tension positive S32 de durée Te constante est émise par le générateur de tension 302, ce qui commande dans le VCO 303 l'émission d'un signal hyperfréquence

S33 de fréquence Fe. Il s'agit d'une rampe de fréquence, cen-

trée sur une fréquence fixe Fc et d'amplitude constante AF. La puissance émise Pe est constante pendant la durée Te. Une

fraction du signal S33, notée 534, présentant les mêmes carac-

téristiques de fréquence, est transmise au mélangeur 305. Par ailleurs, une fraction de chaque signal réfléchi 535I pour chaque distance DI appartenant à une fenêtre de détection en distance est transmise à l'autre entrée du mélangeur 305 et il

en résulte en sortie du mélangeur un signal de battement sous-

tractif élémentaire sinusoïdal FbI, de fréquence fbI. La somme

de tous les signaux d'écho FbI obtenue pour toutes les distan-

ces DI de la fenêtre en distance constitue un signal 307 en

sortie du mélangeur 305. La puissance du signal 307 est pro-

portionnelle à la SER des objets qui engendrent les différents

échos et inversement proportionnelle à la distance DI4.

Le signal 307 est d'abord traité sous forme analo-

gique par des moyens d'amplificaton et de filtrage 308, qui

comportent un amplificateur 309, un filtre correcteur gain-

fréquence 311, un filtre d'atténuation des signaux d'autoé-

blouissement 312 et un filtre antirepliement de spectre 313.

La fonction de l'amplificateur 309, un amplificateur opéra-

tionnel de préférence, est d'adapter le niveau minimum du si-

gnal de battement 307 de façon telle qu'il soit compatible avec la dynamique de la chaine de traitement numérique repré sentée à la partie droite de la figure 1. Le filtre 311 est un

filtre passe-bande qui compense la loi en 1/D4 (40 dB par dé-

cade) des signaux reçus par le radar, ce qui revient à appli-

quer une amplification différente à chaque fréquence du signal

307. En effet, en vertu de la formule (31) ci-dessus, la fré-

quence fb est proportionnelle à la distance D. Ce filtrage présente l'avantage de réduire la dynamique du convertisseur analogique- numérique 314 situé en aval. La fonction du filtre

- 24 -

313, passe-bas, est d'éviter un repliement du spectre lors de l'opération d'échantillonnage qui suit. Ce filtre élimine l'énergie des signaux provenant d'une distance supérieure à la distance maximale d'analyse Dmax (Dmax dmaxi). Le filtrage du signal 307 décrit ci- dessus convient pour un radar à deux antennes, une antenne émettrice et une antenne réceptrice. Par contre, pour le radar monoantenne de la figure 1, le filtre passe-haut 312 est nécessaire en supplément des filtres 311 et 313. Ce filtre a pour fonction d'atténuer les signaux à basse fréquence d'auto-éblouissement du radar FM-CW. En effet, les

radars dans lesquels l'émission et la réception se font simul-

tanément sur une même antenne présentent un phénomène gênant:

une partie de la puissance sortant du VCO 303 et qui a traver-

sé le coupleur directif 304 n'est pas émise mais se réfléchit sur l'antenne à cause du taux d'ondes stationnaires de cette dernière et est assimilée au niveau du mélangeur à une cible proche et de grande SER. Dans un radar FM-CW, ceci engendre un signal de battement parasite FbP dont le niveau est important

et la fréquence faible, correspondant à un écho proche, typi-

quement de 500 à 1000 Hz. On fait en sorte que la raie princi-

pale associée à ce signal parasite se situe en dehors du spec-

tre utile, c'est-à-dire qu'on choisit des valeurs de AF, Te et Dmin (Dmin étant la distance minimale d'observation du radar, de l'ordre de 5 mètres - Dmin E dmini) de façon telle que la

valeur associée de fbmin selon la formule (31) soit assez net-

tement supérieure à 1000 Hz. Cependant, les lobes secondaires

engendrés par la fenêtre de mesure (de largeur Te) se trouve-

ront dans la zone utile du spectre. Pour faire passer ces lo-

bes secondaires à un niveau inférieur à celui du plus petit des signaux utiles, il convient d'appliquer deux traitements:

- Diminuer l'amplitude de la raie principale du signal d'auto-

éblouissement, ce qui est la fonction du filtre 312.

- Diminuer le niveau des lobes secondaires en appliquant une fenêtre de pondération numérique telle que décrite plus

loin.

*- 25 -

Les filtres 311, 312 et 313 ont été décrits séparé-

ment ci-dessus pour bien expliquer les fonctions de filtrage à

réaliser. De l'association de leurs courbes de filtrage res-

pectives résulterait une courbe de filtrage globale, passe-

OS bande, soit un filtre unique qui, dans la pratique peut être

réalisé de façon connue sous forme de résistances et de con-

densateurs associés à un amplificateur opérationnel de façon à

constituer un amplificateur actif permettant d'obtenir l'am-

plification (ou l'atténuation) désirée à chaque fréquence.

En aval du filtre antirepliement, à la partie droi-

te de la figure 1, le système comporte un échantillonneur blo-

queur 315 et le convertisseur analogique-numérique 314, ces

deux éléments constituant des moyens de numérisation, une mé-

moire d'échantillons temporels 320, des moyens de traitement

numérique 316 et une mémoire d'échantillons fréquenciels 317.

De préférence, les moyens de traitement numérique 316 sont

constitués par un processeur de signal avec une mémoire pro-

gramme associée 318. Il peut s'agir par exemple d'un montage

électronique basé sur un circuit de la famille de microproces-

seurs TMS 320 de la société américaine Texas Instruments.

L'échantillonneur bloqueur 315 a pour fonction de prélever un échantillon du signal de battement soustractif 307 amplifié et filtré selon une période TS sous la commande d'un signal d'horloge SA sur un conducteur 319 en provenance par exemple du microprocesseur 316, la période TS étant déterminée comme suit: La plage utile de fréquence du signal de battement est comprise entre les valeurs fbmin et fbmax: min max f 2 AF D bmin c.Te min f =2 AF D bmax c.Te max Pour respecter le théorème d'échantillonnage de Shannon, il faut que:

- 26 -

TS < T < soit: S 2fbmax c.Te T < c. Te (4) S 4 AF.Dmax La période d'échantillonnage T5 est aussi fournie au convertisseur analogique-numérique 314, ce qui assure les

synchronisations nécessaires entre les éléments 314 et 315.

Pour une dent de scie de fréquence émise par l'antenne 301, le nombre total NS d'échantillons de signal est: Te TS

Les impulsions d'échantillonnage sont émises sui-

vant le rythme 1/T5 pendant la durée Te du signal S31A (res-

pectivement S31B), ce qui constitue le signal SA transmis aux

éléments 314 et 315.

Le convertisseur analogique-numérique 314 a pour

fonction d'affecter une valeur numérique à chacun des échan-

tillons analogiques qu'il prélève. Le nombre de bits de codage nécessaires à cet effet est par exemple égal à 12. Les NS échantillons numériques émis en série par le convertisseur 314 sont ensuite rangés dans la mémoire 320, d'o ils peuvent être transmis au processeur 316 par un bus unidirectionnel 327. Le processeur 316 est programmé, en 318, pour appliquer aux échantillons emmagasinés en 320 une fenêtre d'élimination des

effets de bords à l'occasion d'une transformation temporelle-

fréquencielle, par exemple une TransformSe de Fourier Rapide (TFR). De préférence, cette fenêtre est triangulaire ou de

Hamming. Le processeur applique l'algorithme de TFR et trans-

met les échantillons fréquenciels calculés, au moyen d'un bus

bidirectionnel 321, à la mémoire d'échantillons 317. La mémoi-

re 317 est subdivisée en trois compartiments ou parties, cha-

que partie ayant la capacité d'emmagasiner l'information four-

nie par le radar à l'occasion de l'émission d'une dent de scie pendant la durée Te, soit trois fois la capacité de la mémoire

- 27 -

320, en prenant comme unité d'information l'information obte-

nue pour l'émission d'une dent de scie de signal hyperfréquen-

ce. Le programme de la mémoire programme 318 comporte une phase d'initialisation telle que juste après la mise en place du système de radar sur un site choisi, à un instant T1 qui appartient à la phase d'initialisation auquel aucun objet

intéressant pour la détection ne figure dans le champ d'obser-

vation du radar, une dent de scie de fréquence de signal hy-

perfréquence est émise sous l'action d'un signal de déclenche-

ment S31A émis par exemple par le processeur 316 et transmis à l'entrée du générateur de tension de commande (531). Le calcul décrit au paragraphe précédent est effectué et les résultats

de calcul sont emmagasinés dans une première partie de la mé-

moire 317, notée SERref pour: Surface Equivalent Radar de ré-

férence. En conséquence de la programmation effectuée en 318, la première partie de la mémoire 317 ne peut désormais plus

être effacée sauf intervention manuelle ultérieure volontai-

re. SERref, en fonction de D, constitue une carte radioélec-

trique de référence de l'environnement du radar. On notera

qu'à chaque tranche de distance de valeur constante de la fe-

nêtre en distance il est possible de faire correspondre une

valeur d'adresse de la mémoire 317.

Après la phase d'initialisation intervient une pha-

se de détection proprement dite dont on indique ci-dessous

le déroulement.

Lorsque le senseur 328, constitué par un détecteur

infrarouge, détecte un objet nouveau dans le champ de détec-

tion, il émet un signal de déclenchement S31B qui est transmis

à un instant 12 à l'entrée du générateur de tension de comman-

de 302 ainsi qu'au processeur 316, et un nouveau signal S32 est émis. Les calculs précédemment décrits se répètent et leur résultat est emmagasiné dans une deuxième partie de la mémoire 317, notée SERm. Si l'on compare SERref et SERm on peut noter que pour SERm il apparaît un écho plus fort, pour une distance

- 28 -

DJ, que pour SERref. Cette comparaison est effectuée par le processeur 316 qui calcule la carte différentielle de surface radar équivalente des échos, fonction de la distance: SER-SERref, échantillon par échantillon et emmagasine les

résultats obtenus dans une troisième partie de la mémoire no-

tée SERm-SERref. Lorsque la différence entre deux échantillons homologues (représentant la même tranche de distance) dépasse

un certain seuil prédéterminé, qui peut être le pas de quanti-

fication des échantillons ou un multiple du pas de quantifica- tion, la différence entre les deux échantillons est prise en compte. On

obtient ainsi une indication précise de la distance et de la taille d'au moins un objet apparu dans le champ de détection du radar juste avant l'instant T2. Il peut se faire que plusieurs objets qui rentreraient en même temps dans le champ de détection soient ainsi identifiés. On notera que la programmation du processeur 316 nécessaire pour obtenir les résultats indiqués ci-dessus sont à la portée de l'homme de

l'art, en l'occurrence l'informaticien moyen.

L'information contenue dans la mémoire 317, princi-

palement l'information contenue dans la troisième partie de cette dernière, peut être exploitée par un microprocesseur de gestion 322 muni d'une mémoire de programme 323 pouvant être

reliée à la mémoire programme 318, le microprocesseur 322 pré-

levant l'information nécessaire au moyen d'un bus 324 qui peut être branché en dérivation sur le bus 321. Le microprocesseur

322 est par exemple un microprocesseur 6809 ou 68000 de la so-

ciété américaine MOTOROLA; il peut fournir sur un bus de sor-

tie 325 des indications sur l'instant d'apparition, la taille, l'éloignement, d'un ou de plusieurs objets apparus dans le

champ de détection.

La réalisation du radar ne se limite pas à l'exem-

ple de réalisation décrit ci-dessus. En effet, il est possible d'utiliser un radar FM-CW à deux antennes, le filtre 312

n'étant alors plus nécessaire. Il est aussi possible d'utili-

ser un radar en impulsions moyennant l'utilisation de moyens

- 29 -

d'amplification et de filtrage adaptés, différents de ceux dé-

crits ci-dessus. Dans ce dernier cas, il y a proportionnalité entre la distance des objets situés dans le champ de détection

et le temps de retard T des échos et une transformation tempo-

relle-fréquencielle n'est plus nécessaire.

Pour ce qui est de la détermination du sens de pro-

gression d'un véhicule détecté, on se réfère à nouveau aux fi-

gures 1 et 2. On se place dans le cas d'un détecteur à 4 fais-

ceaux infrarouges, les groupes U et V d'une part, U' et V' d'autre part ayant des fonctionnements séparés. A l'état de

veille, seuls les faisceaux V et V' sont sous tension. Un vé-

hicule arrivant transversalement par rapport à A passera obli-

gatoirement dans l'un des deux faisceaux V ou V', ce qui dé-

termine immédiatement son sens de progression. Cette informa-

tion peut être exploitée par le processeur de gestion de l'al-

lumeur 38 (figure 5) auquel on peut avoir donné comme consigne de ne tirer que sur les véhicules se déplaçant dans un sens présélectionné. Il faut noter que dans le cas d'un allumeur ne disposant que de deux faisceaux latéraux, V et U par exemple, il serait nécessaire de les laisser en veille tous les deux pour éviter les ambiguïtés dans la détermination du sens de progression.

Pour la détermination de la vitesse angulaire appa-

rente du véhicule, on peut se reporter à nouveau à la figure 2. L'objet de la mesure est de déterminer la quantité dy/dt pour: a -, dans l'hypothèse ici vérifiée o a est faible devant P. Il vient en première approximation d = a (7) dt t1-t2 L'angle a étant fixé par construction, la quantité: tl-t2

fournie à la sortie SO (figure 9) est représentative (inverse-

ment proportionnelle) de la quantité dy/dt recherchée. La va-

leur de dy/dt (ou de t1-t2) est exploitée de trois manières dans l'allumeur:

- En premier lieu, elle sert à vérifier que le véhicule obser-

vé dans les faisceaux V et U est susceptible d'avoir des pa-

- 30 -

ramètres qui le font entrer dans le domaine de tir. En ef-

fet, l'allumeur ne doit déclencher que sur des véhicules dont la trajectoire fait un angle E compris entre f/4 et 31/4, est parcourue à une vitesse vc telle que:

Vcmini<vc<Vcmaxi, et coupe l'axe de tir 7 dans la plage com-

prise entre dmini et dmaxi. Ces trois conditions, alliées à la connaissance des angles p et a définis par construction, permettent de calculer les limites extrêmes de la quantité t1-t2. La durée maximale: (t1-t2)maxi correspond au segment MN noté Smaxi parcouru à Vcmini et la durée minimale: (tl-t2)mini correspond au segment PQ noté Smini, parcouru à Vcmini. Si le résultat de la mesure t1-t2 ne se trouve pas

dans la fourchette ainsi définie, l'allumeur se remet en po-

sition de veille.

- En second lieu, elle sert à fixer la période d'échantillon-

nage des signaux Vz21 à V24 pendant la phase d'analyse infra-

rouge de la cible. Pour cela, dl/dt est combinée à la dis-

tance dc = OA mesurée par le radar.

- La quantité dl/dt sert enfin à établir une prévision tmd

de l'instant o l'avant du véhicule atteindra le plan à con-

tenant l'axe de tir. L'instant estimé tmd n'intervient pas

dans le calcul de l'instant optimal de tir, td, mais cons-

titue une butée temporelle qui détermine une éventuelle in-

terruption de l'analyse infrarouge (voir cases 113, 117, 118 et 119, figure 6). Cette interruption d'analyse infrarouge est nécessaire lorsque le véhicule est, dans la zone de tir, proche de l'allumeur. En effet, c'est le faisceau U (ou U')

qui, immobile, analyse l'objectif en profitant de son mouve-

ment. Pour que le véhicule soit analysé entièrement, il doit

défiler sur toute sa longueur dans le faisceau. Il est né-

cessaire par ailleurs que ceci ne l'amène pas à sortir com-

plètement de l'axe de tir. Or, sur la figure 2, on constate que pour des trajectoires situées au plus près de la mine, cette condition est à la limite de n'être plus remplie:

- 31 -

ORs in La distance PR vaut ORsin3, soit 2,6 * lorsque sin( --l) OR est égal à 10 m et a à 15 environ. Par conséquent, dans cet exemple un véhicule de longueur typiquement égale à 6 m est plus qu'à moitié passé à travers A s'il est complètement analysé par le faisceau U (ou U'). La distance minimale OR

devrait atteindre 22 m pour qu'un véhicule de 6 m de lon-

gueur soit analysé complètement sans entrer dans le plan de tir A.

On s'efforce d'estimer tmd avec la meilleure pré-

cision possible. Pour cela il faut choisir un estimateur et déterminer la marge relative d'estimation. Si l'on suppose que l'instant t1 est mémorisé, on peut écrire td = tl+ Ate6a (8) 4te A étant l'estimation du temps tAC nécessaire pour que le

véhicule parcoure la distance AC.

4te&A ne peut être estimé qu'à partir de la valeur de dy/dt autour de y = p. On démontre que d-j Vc sin2(E-y) (9) dt OCsinE ce qui montre que dy/dt varie avec X et E. Par ailleurs, la quantité a/tl-t2 est une estimation de dN/dt

pour y = 9 (formule (7).

On peut donc écrire, dans la mesure o a est faible - vc sin2(E-0) (10) tl-t2 OCsinE Prenons par exemple comme estimateur de tAC la quantité At6 sin (11) te A = =/tl-t2 il vient, en combinant les relations (10) et (11) At = ssino.OC sinE (12) eôA vcsin2(E-p) Comparons AteôA à tAC: tAC = sin(E-0) = coso- sino cotgE (13) Ate A sin E

- 32 -

Pour p faible, on peut alors faire les approximations suivan-

tes:

cos 1 -

sino - (O en radians).

la relation (13) se simplifie tAc the 1 -2 _ cotgE (14) Ate6A 2 On en conclut, avec W/4<E<33/4, soit: - 1<cotgE<1, que tAC

-A est comprise entre 1-0 et 1+0, l étant exprimé en ra-

Ate6A

dians (soit entre 0,75 et 1,25 pour un angle 0 de 15).

L'erreur de l'estimateur, en l'absence d'une con-

naissance plus précise de l'angle Z est de l'ordre de 2.tAC

On décrit ci-dessous une méthode de calcul, à ef-

fectuer comme pour le calcul de l'instant tmd dans le pro-

cesseur de traitement de signal 37, de l'instant td de dé-

clenchement optimal de la charge militaire. Le problème à ré-

soudre est la détermination de td tel que l'impact ait lieu

sur le véhicule détecté, analysé et reconnu comme cible à dé-

truire, les paramètres liés à la cible accessibles à partir des mesures étant l'instant tl, la distance OA et la vitesse angulaire de la radiale 6, dl/dt, déterminée pour X = P. On suppose que le véhicule a une longueur estimée

(minimale pour la classe d'objectifs à détruire) L. Le véhicu-

le reste dans le plan de tir A pendant l'intervalle de temps

compris entre les instants tds et tfs, tds étant l'ins-

tant dont tmd est l'estimation: AC O C __in __ tds = tl+tAC = tl+ vc = tif vOC sin(- (15) AC vc Vc sin(E-)15) tf = tds+ L = tl+ OC sin@ + L (16) fs ds vc vc sin(E-0) vc L'impact de la charge militaire doit impérativement avoir lieu

entre les instants tds et tf5 pour provoquer la destruc-

tion de l'objectif.

- 33 -

Le calcul de l'instant de déclenchement td se fera à partir des éléments suivants: - en premier lieu des données connues ou prédéterminées qui sont l'instant tl, la longueur L et la loi de déplacement de la charge militaire, assimilées dans un premier temps à une loi linéaire du type x = va(t-td) (17) vm étant la vitesse moyenne de la charge militaire dans le plan de tir A. - en second lieu la variable Ateô6 qui fait l'objet d'une estimation selon la relation (11); la variable vc qui dc.a peut être approchée par la valeur: tet la variable OC dont la distance dc constitue une première estimation. On notera que pour une charge autoforgeante la vitesse vm est

supérieure à 1500 m/s alors que pour les roquettes propul-

sées, vs est de l'ordre de 200 m/s en phase propulsée.

Dans ces conditions, une expression possible pour le calcul de l'instant de déclenchement td est t =t ±-- L OC (18) d = tds + 2vc vm le rapport L/2vc exprimant le fait qu'on cherche à toucher la cible en son milieu (voir les expressions (15) et (16) pour porter à un maximum la probabilité d'impact et le terme en

OC/vm prenant en compte le temps de trajet de la charge mi-

litaire, temps qui est porté en déduction par rapport à l'ins-

tant de l'impact, de façon à obtenir une anticipation du tir.

En vertu des estimations indiquées plus haut, on peut écrire: = t1 + At + L ON <19) td = t eô +Ate 2vc vm

M étant une estimation du point C et le temps td-tl repré-

sentant l'attente avant le tir, à compter de la troisième dé-

tection, c'est-à-dire de la détection infrarouge, dans le plan U ou U', soit encore

- 34 -

sinp(tl-t2) L(tl-t2) dc td = t1 + + (20) d CL 2 dc.L vm Pour optimiser encore plus le calcul de l'instant td, on peut mettre à profit la présence du radar dans l'allumeur pour

effectuer au moins une autre mesure de distance entre les ins-

tants t1 et tmd, suite à une cinquième détection de l'envi-

tmd-tl

ronnement, par exemple à l'instant: tl + 2 Cette deu-

xième mesure de la distance dc2 de la cible est obtenue par

calcul d'une fonction: SERm2-SERréf et permet de détermi-

ner au moins l'évolution de la distance de la cible par compa-

raison avec la première mesure dc. Il est alors possible de resserrer la fourchette dans laquelle se trouve l'angle E, en particulier de déterminer si E appartient à la plage [(/4, 1/2+0/2] (cas d'une distance décroissante) ou bien dans la plage [ff/2+0/2, 3ff/4] (cas d'une distance croissante). On sait alors laquelle des deux expressions ci-dessous s'applique: tAC Pour d2 - d < 0: 1 < A < 1 + (21) c2 c Ate6à et pour dc2 d > 0 AC < (22) c2 c Ate A L'erreur maximale d'estimation pour Ate6& devient de l'ordre de 0.tAC c'est-à- dire moitié par rapport à ce qu'elle est avec la seule mesure dc. Par ailleurs, la mesure de dc2 permet aussi d'améliorer la précision du point M, c'est-à-dire l'estimation de OC, par extrapolation, à partir de dc et dc2. Par exemple, si dc2 est déterminé à l'instant tmd-tl t+ --- 2, on peut choisir pour OM, la distance 2dc2 - dc (23) De même, la valeur de vc peut être approchée de façon plus précise que la valeur précédemment retenue, soit dc tît t en choisissant comme valeur (t1-t2)L/2 Jd2 2/4 + Idcî - dc2l2 (24)

l étant compté en radians.

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Une deuxième variante permettant d'affiner encore davantage l'estimation faite sur le temps tAC consisterait à mesurer l'angle E avec plus de précision. Non seulement on pourrait placer l'angle E dans l'une des deux plages définies en (21) et (22) mais il serait possible de le situer encore plus précisément dans chacune d'entre elles à partir de la

technique suivante non illustrée: outre les faisceaux infra-

rouges U et V qui sont conservés tels quels, on ajoute un faisceau infrarouge W entre les plans U et à et on mesure au moyen du radar la distance OX, X étant le point d'intersection de la trajectoire 13 d'un véhicule avec le plan du faisceau W. La connaissance de OA, OX et des angles respectifs entre

les différents faisceaux infrarouges partant de O permet d'es-

timer avec une meilleure précision la valeur de l'angle E.

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Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Procédé d'élaboration d'un ordre d'allumage automa-

tique à un instant td pour un piège antichar constitué par un support, une charge militaire, un allumeur et un viseur,

mis en place sur un site préalablement choisi, à action hori-

zontale à axe de tir fixe dans un plan vertical b, avec détec-

tion de modification de l'environnement ne mettant pas en jeu de contact matériel, ledit plan A étant atteint par la cible

constituée par un véhicule blindé à l'instant ted, caracté-

risé par la suite chronologique des étapes suivantes: 1 - une première détection de l'environnement par radar FM/CW, dont les lobes d'émission et de réception, fixes, coupent le plan A et englobent un faisceau de deuxième détection et un faisceau de troisième détection, en rayonnement infrarouge (IR), lors de la mise en place dudit piège, 2 - l'établissement et la mémorisation d'une première carte de surface équivalente des échos en fonction de la distance SERref résultant de ladite première détection par radar, 3 - ladite deuxième détection (IR) d'une cible potentielle à un instant t2 dans un plan vertical V faisant avec le plan A un angle p + a, qui fait passer ledit allumeur d'un état originel de veille à un état activé,

4 - ladite troisième détection (IR) de ladite cible potentiel-

le à un instant t1 dans un plan vertical U, situé entre des plans A et V et écarté d'un angle 9 du plan a, - le calcul de la durée tl-t2 et de la vitesse angulaire radiale d de ladite cible selon l'expression: dt = tat dt dt tl- t2' 6 - une quatrième détection de l'environnement par radar

FM/CW, commandée par ladite deuxième détection en rayonne-

ment IR, immédiatement après l'instant t1 entraînant l'éta-

blissement et la mémorisation d'une deuxième carte de surfa-

ce équivalente des échos en fonction de la distance SERm,

- 37 -

7 - au moins une première mesure de la distance dc et de la SER de la cible par calcul, pour chaque distance, de la fonction: SERm-SERref, 8 l'analyse de caractéristiques de forme de la cible par imagerie thermique simplifiée à partir de données fournies par ladite troisième détection (IR),

9 - la décision de donner, avec anticipation de tir, ledit or-

dre d'allumage prenant en compte les caractéristiques de forme, de taille, d'éloignement et de vitesse de la cible, 10 - le calcul de l'instant td à partir des calculs effectués aux étapes précédentes et des caractéristiques de ladite charge militaire,

11 - le déclenchement, à l'instant td, de ladite charge mili-

taire.

2. Procédé d'élaboration d'un ordre d'allumage automa-

tique permettant la destruction de cibles selon les deux sens

de traversée possibles du plan de tir A, selon la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que lesdites détections peuvent être effectuées de part ou d'autre du plan A, par doublement des senseurs infrarouges et extension des lobes dudit radar FM/CW symétriquement par rapport au plan A.

3. Procédé d'élaboration d'un ordre d'allumage automa-

tique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il

comporte en outre au moins une cinquième détection de l'envi-

ronnement par radar FM/CW à un (des) instant(s) postérieur(s) à l'instant t1 entraînant au moins une deuxième mesure de la distance dc2 de la cible par calcul d'une fonction: SERm2 - SERréf, et permettant de déterminer l'évolution de la distance de la cible par comparaison avec ladite première mesure dc et par suite d'affiner l'estimation dudit instant tmd.

4. Procédé d'élaboration d'un ordre d'allumage automa-

tique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce

que l'instant td est calculé selon l'expression t = tl + Atea 2Vc vm d eôA 2Vc Vm

- 38 -

dans laquelle - Ateôà est une durée estimée de la durée tmd-tl, - L est une longueur moyenne corrigée prédéterminée des cibles à détruire,

- Vc est la vitesse linéaire apparente d'une cible à détrui-

re à proximité du plan A, calculée à partir de dc et de dN/dt, - OM est la distance estimée à laquelle une cible à détruire traverse le plan A, - vm est la vitesse moyenne prédéterminée de ladite charge militaire sur la trajectoire OM dans le plan A.

5. Procédé d'élaboration d'un ordre d'allumage selon

l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites

deuxième et troisième détections sont effectuées en rayonne-

ment infrarouge passif dans la bande des 8 à 12 p, et/ou 3 à P.

6. Allumeur automatique à un instant td, pour la mi-

se en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5,

destiné à un piège antichar constitué, outre ledit allumeur,

par un support, une charge militaire et un viseur, mis en pla-

ce sur un site préalablement prévu, à axe de tir fixe dans un plan vertical A, avec détection de l'environnement ne mettant

pas en jeu de contact matériel, caractérisé en ce qu'il com-

porte: - un premier capteur, constitué par un radar du type FM/CW,

dont les lobes d'émission et de réception fixes ont une ou-

verture en gisement, comptée à partir du plan A, légèrement supérieure à un angle p de l'ordre d'une à deux dizaines de degrés et une ouverture en site 8s de l'ordre de quelques dizaines de degrés,

- au moins un deuxième cap eur, constitué par un détecteur in-

frarouge apte à intercepter un faisceau infrarouge, qui s'étend dans un plan vertical V faisant avec le plan A un angle a + l et qui est sensiblement contenu dans les lobes dudit radar FM/CW, son ouverture en site étant sensiblement égale à 8s,

- 39 -

- au moins un troisième capjeur, constitué par au moins un dé-

tecteur infrarouge apte à intercepter un faisceau infrarou-

ge, qui s'étend dans un plan vertical U faisant avec le plan A un angle 9 et qui est sensiblement contenu dans les lobes dudit radar FM/CW, son ouverture en site étant sensiblement égale à Es, lesdits faisceaux infrarouges faisant entre eux un angle a petit, - et des moyens de mémorisation, d'estimation et de calcul,

pour d'une part mémoriser des données issues desdits pre-

mier, deuxième et troisième arpteurs, d'autre part identi-

fier comme étant une cible à détruire une cible potentielle qui entre dans le champ de détection desdits cdpreurs, en

troisième lieu calculer avec anticipation de tir ledit ins-

tant td à partir desdites données fournies par les cdpreurs et de données prédéterminées, après qu'une cible à détruire

a été identifiée.

7. Allumeur automatique permettant la destruction de cibles selon les deux sens de traversée possibles du plan de

tir A, selon la revendication 6, caractérisé en ce que les lo-

bes dudit radar FM/CW admettent le plan A comme plan de symé-

trie avec une ouverture en gisement légèrement supérieure à 20 et qu'il comporte en outre des quatrième et cinquième.&pheurs identiques respectivement aux deuxième et troisième capreurs et orientés de façon symétrique à leur homologue respectif par rapport au plan A.

8. Allumeur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de mémorisation d'estimation et de calcul sont constitués par un ensemble électronique comportant une section de veille infrarouge et la disposition en cascade,

entre les conducteurs de sortie desdits caJndeurs et une pre-

mière entrée d'un processeur de traitement de signal ainsi

qu'une première entrée d'un processeur de gestion, d'un multi-

plexeur, un échantillonneur bloqueur, un convertisseur analo-

gique-numérique et une mémoire de stockage d'échantillons, des mémoires programme étant prévues pour fournir des instructions

- 40 -

audit processeur de traitement de signal et pour dialoguer au moyen d'un bus bidirectionnel avec ledit processeur de gestion qui reçoit et exploite les résultats des calculs effectués par ledit processeur de traitement de signal et qui fournit, par

l'intermédiaire d'un circuit électronique comportant des sécu-

rités, à un circuit de mise à feu un ordre de mise à feu éven-

tuel, à l'instant td, de ladite charge militaire.

9. Allumeur selon l'une des revendications 6, 7 ou 8,

caractérisé en ce qu'il peut être réutilisé après un tir, moyennant le remplacement de la source d'énergie électrique

nécessaire à son fonctionnement.