FR2726658A1 - Procede et dispositif pour determiner la position relative d'un objet par rapport a un point de reference - Google Patents

Procede et dispositif pour determiner la position relative d'un objet par rapport a un point de reference Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour déterminer au niveau d'un objet (M) la position relative dudit objet (M) par rapport à un point de référence (P). Selon l'invention: - on émet à partir dudit point de référence (P) un faisceau laser mobile présentant une fréquence caractéristique variable et effectuant un mouvement de rotation à vitesse de rotation prédéfinie et un déplacement angulaire à vitesse de déplacement prédéfinie; - on mesure sur l'objet, lorsqu'il est illuminé par ledit faisceau laser, la durée d'illumination et ladite fréquence caractéristique; et - on calcule sur l'objet (M) ladite position relative à partir desdites mesures et desdites vitesses de rotation et de déplacement prédéfinies.

Description

La présente invention concerne un procédé pour déterminer la position relative d'un objet par rapport à un point de référence, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Quoique non exclusivement, la présente invention est plus particulièrement appliquée à la localisation d'un aéronef, par exemple un hélicoptère, par rapport à un plan déterminé, par exemple la plate-forme d'atterrissage d'un navire. On suppose dans le cadre de la présente invention qu'il est nécessaire que cette localisation soit connue au niveau de l'aéronef, par exemple pour permettre à ce dernier de se diriger vers ladite plate-forme d'atterrissage.
On connaît de nombreux systèmes susceptibles d'effectuer une telle localisation.
Toutefois, la localisation est généralement effectuée au niveau du point de référence, c est-à-dire à bord du navire dans l'exemple précité, et les données concernant cette localisation sont ensuite transmises à l'objet, en particulier par transmission radioélectrique ou par transmission optique, par exemple en modulant de façon appropriée un faisceau laser émis vers ledit objet.
On peut citer, à titre d'exemple de système connu pour la localisation d'un objet dans l'espace, un trajectographe qui est un système de mesure constitué généralement d'un théodolite pour la mesure d'angles et d'un télémètre pour la mesure de distances et qui permet de déterminer la position d'un objet dans l'espace.
Il existe également des systèmes de mesure par triangulation comportant par exemple deux dispositifs de mesure agencés à deux points déterminés espacés l'un de l'autre et effectuant chacun soit des mesures d'angles, soit des mesures de distances. Ces deux dispositifs de mesure ne nécessitent chacun qu'un seul télémètre ou qu'un seul théodolite. A partir des mesures effectuées par ces deux dispositifs, on calcule alors la position de l'objet par triangulation.
Toutefois, comme indiqué précédemment, les deux systèmes décrits ci-dessus, à savoir le trajectographe et le système de mesure par triangulation, nécessitent à chaque fois la mise en place d'un dispositif supplémentaire utilisé pour transmettre à l'objet la position calculée au niveau du point de référence.
On notera toutefois que le document US-5 110 202 divulgue un système permettant de détecter directement au niveau de l'objet les angles nécessaires à un calcul de triangulation et permettant donc de calculer la position au niveau dudit objet. Ce dispositif comporte deux sources laser agencées à deux endroits différents et engendrant chacune un faisceau laser tournant autour d'un axe déterminé. A chaque source laser est associé un capteur qui mesure en temps réel l'angle de rotation du faisceau laser correspondant. Cette valeur d'angle est numérisée et est transmise par le faisceau laser modulé en correspondance. De plus, à chaque information angulaire ainsi transmise, est associée une information d'identification de la source laser d'émission.
Lorsque les signaux sont détectés sur l'objet, il est donc possible de connaître directement la source laser d'émission et l'angle de rotation du faisceau laser correspondant nécessaires au calcul. Ce système est bien adapté à la localisation dans un plan d'un objet situé à des distances courtes, du même ordre de grandeur que la distance entre les deux sources laser.
Si l'on veut effectuer les mesures au niveau de tout l'espace, il faut de plus faire subir au système une rotation autour de la droite passant entre les points où sont situées les deux sources laser et transmettre également l'angle de rotation ainsi engendré. Le système obtenu alors est donc complexe et surtout il nécessite la mise en place de deux sources laser qui de plus doivent être espacées de manière importante l'une de l'autre si on veut obtenir une précision suffisante, ce qui n'est évidemment pas toujours possible en pratique.
La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. Elle concerne un procédé permettant de déterminer de manière simple et précise au niveau d'un objet la position relative dudit objet par rapport à un point de référence.
A cette fin, selon l'invention, le procédé pour déterminer au niveau d'un objet la position relative dudit objet par rapport à un point de référence, c'est-à-dire pour déterminer - la distance entre ledit objet et ledit point de réfé
rence - l'angle de site correspondant à l'angle entre la droite
passant par ledit objet et ledit point de référence et la
projection de ladite droite sur un plan de référence ; et - l'angle de gisement correspondant à l'angle entre ladite
projection et une direction déterminée dudit plan de
référence, est remarquable - en ce qu'on émet à partir dudit point de référence un
faisceau laser mobile effectuant
d'une part, un mouvement de rotation à vitesse de
rotation prédéfinie autour d'une direction de référence
passant par ledit point de référence et perpendiculaire
audit plan de référence ; et
d'autre part, un déplacement angulaire en va-et-vient à
vitesse de déplacement prédéfinie entre deux positions
angulaires extrêmes, dans un plan formé de ladite
direction de référence et dudit faisceau laser et
tournant à ladite vitesse de rotation autour de ladite
direction de référence - en ce que ledit faisceau laser présente une fréquence
caractéristique variant selon une loi prédéfinie - en ce que, lorsque ledit faisceau laser mobile illumine
ledit objet, on mesure sur ledit objet
la durée d'illumination correspondant à la durée néces
saire audit faisceau laser mobile pour se déplacer sur
une longueur déterminée sur l'objet ; et
ladite fréquence caractéristique dudit faisceau laser - en ce qu'on calcule sur ledit objet la distance entre
ledit objet et ledit point de référence, à partir de la
durée d'illumination mesurée, de ladite longueur détermi
née sur l'objet et de la vitesse de rotation du faisceau
laser - en ce qu'on calcule sur ledit objet l'angle de site, à
partir de ladite fréquence caractéristique mesurée et de
ladite vitesse de déplacement ; et - en ce qu'on calcule sur ledit objet l'angle de gisement, à
partir de ladite fréquence caractéristique mesurée et de
ladite vitesse de rotation.
Ainsi, la position relative de l'objet est directement connue au niveau dudit objet par la mise en oeuvre d'un faisceau laser émis à partir d'un seul point, à savoir ledit point de référence.
De plus, la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention ne nécessite qu'une seule source laser, ce qui permet, d'une part, de simplifier le dispositif utilisé pour cette mise en oeuvre et réduire son encombrement et, d'autre part, de remédier aux inconvénients précites qui existent en particulier lorsqu'un tel dispositif comporte deux sources laser.
Selon une caractéristique importante de l'invention, ladite fréquence caractéristique correspond à la fréquence du rayonnement lumineux dudit faisceau laser.
Selon une variante, ladite fréquence caractéristique correspond à la fréquence de modulation du faisceau laser modulé de manière appropriée.
Bien que, dans le cadre de la présente invention, le plan de référence puisse présenter une direction quelconque, on fait correspondre de préférence ledit plan de référence au plan horizontal passant par ledit point de référence et on fait correspondre ladite direction de référence à la direction verticale passant par ledit point de référence.
De façon avantageuse, ladite vitesse de rotation et/ou ladite vitesse de déplacement sont constantes, ce qui permet de simplifier les calculs, ainsi que le dispositif de mise en oeuvre du procédé, tel que décrit ci-après.
De plus, de préférence, on fait varier ladite fréquence caractéristique selon une fonction linéaire.
On rappellera que, pour pouvoir mesurer la durée d'illumination de l'objet, il est nécessaire de définir une longueur déterminée sur ledit objet.
A cet effet, selon un premier mode de mise en oeuvre, de façon avantageuse, ladite longueur déterminée correspond au diamètre de la surface de détection d'un capteur optique monté sur ledit objet et détectant ledit faisceau laser émis tandis que, selon un second mode de mise en oeuvre, ladite longueur déterminée correspond à la distance entre les surfaces de détection de deux capteurs optiques, montés sur ledit objet et détectant ledit faisceau laser émis.
De façon avantageuse, ladite durée d'illumination est mesurée en tenant compte, soit du temps de montée, soit de la largeur de l'impulsion, du signal détecté par un capteur optique en fonction de l'illumination de sa surface de détection.
De préférence, l'angle entre les deux positions angulaires extrêmes du faisceau laser est de 900, ce qui permet d'illuminer tout le demi-espace situé d'un côté du plan de référence, c'est-à-dire par exemple tout le ciel lorsque le plan de référence est horizontal et correspond au sol.
Avantageusement, on calcule la distance r entre l'objet et le point de référence par la relation r = d / (XAt) dans laquelle - d représente ladite longueur déterminée sur l'objet - At correspond à ladite durée d'illumination mesurée ; et - w représente ladite vitesse de rotation du faisceau laser.
Par ailleurs, si le déplacement angulaire du faisceau laser est effectué à vitesse constante entre une première position angulaire extrême, située dans le plan de référence, pour laquelle la fréquence caractéristique vaut fo, et une seconde position angulaire extrême faisant un angle bmax avec ledit plan de référence, et pour laquelle la fréquence caractéristique vaut fmax, on calcule de façon avantageuse l'angle de site 9 par la relation
(f - fo) = çmax
(fmax - fo) f étant la fréquence caractéristique mesurée.
Si, de plus, la vitesse de rotation est constante de période
T et le déplacement du faisceau laser entre les deux positions angulaires extrêmes est effectué pendant une durée NT,
N étant un nombre entier, on calcule avantageusement l'angle de gisement O par la relation
(f - fo)
e = 2nN
(fmax - fo)
La présente invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention précite.
Selon l'invention, ledit dispositif est remarquable en ce qu'il comporte - un système émetteur comprenant un support fixe agencé au
niveau dudit point de référence et un support rotatif
tournant à vitesse prédéfinie par rapport audit support
fixe, autour de ladite direction de référence, et por
tant
une source laser susceptible d'émettre un faisceau
laser
un générateur de signal susceptible de faire varier la
fréquence caractéristique du faisceau laser selon une
loi prédéfinie ; et
un système réflecteur comportant un miroir disposé sur
le trajet dudit faisceau laser, ledit système réflecteur
étant susceptible de conférer au faisceau laser réfléchi
par ledit miroir un mouvement de va-et-vient entre les
deux positions angulaires extrêmes ; et - un système récepteur agencé sur ledit objet et compre
nant
au moins un capteur optique susceptible de détecter
ledit faisceau laser
un système de traitement de signal associé audit capteur
optique et susceptible de déterminer la fréquence
caractéristique du faisceau laser détecté et la durée
d'illumination ; et
un calculateur susceptible de calculer la distance entre
l'objet et le point de référence, ainsi que les angles
de site et de gisement.
De préférence, ledit système récepteur comporte une pluralité de capteurs optiques agencés sous forme annulaire et de manière régulièrement espacée, autour de l'objet, ce qui permet de détecter tous les faisceaux laser qui illuminent l'objet, en particulier quelle que soit la face de l'objet qui est illuminée.
La présente invention propose en outre différents modes de réalisation du système émetteur.
Selon l'invention, dans un premier mode de réalisation, le système réflecteur dudit système émetteur comporte un miroir pivotant tournant à vitesse prédéterminée autour d'un axe perpendiculaire à ladite direction de référence entre deux positions prédéfinies.
Dans ce cas, ledit système émetteur peut comporter, selon une première forme de réalisation - un moteur monté à poste fixe et destiné à l'entraînement
du support rotatif ; et - un moteur monté sur ledit support rotatif et destiné à
commander le pivotement dudit miroir pivotant, l'alimenta
tion de ce dernier moteur étant transmise par l'intermé
diaire d'un joint tournant, tandis que, selon une seconde
forme de réalisation, ledit système émetteur peut compor
ter deux moteurs montés à poste fixe
l'un desdits moteurs étant destiné à l'entraînement du
support rotatif par l'intermédiaire d'une couronne
dentée montée sur ledit support rotatif ; et
l'autre moteur étant destiné à commander le pivotement
du miroir pivotant par l'intermédiaire d'une couronne
dentée libre et de jeux d'engrenage coopérants.
En outre, dans un second mode de réalisation particulièrement avantageux pour un balayage continu de l'espace par le faisceau laser, ledit système réflecteur comporte deux éléments à prisme agencés l'un au-dessous de l'autre sous une ouverture dudit support rotatif et tournant dans le meme sens que le support rotatif à des vitesses différentes l'une de l'autre, et le miroir dudit système réflecteur est fixé de manière inclinée au-dessus de ladite ouverture du support rotatif et tourne avec le support rotatif à une vitesse correspondant à la moyenne des vitesses desdits éléments à prisme, le faisceau laser étant émis à travers les prismes desdits éléments à prisme et ladite ouverture sur ledit miroir.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
La figure 1 illustre la localisation d'un objet dans un référentiel associé à un point de référence.
La figure 2 montre de façon schématique le système émetteur d'un dispositif conforme à l'invention.
La figure 3 montre de façon schématique le système récepteur d'un dispositif conforme à l'invention.
La figure 4 illustre la détection d'un faisceau laser mobile par un capteur optique.
La figure 5 montre le signal détecté par un capteur optique illuminé en fonction du temps.
La figure 6 illustre graphiquement les positions de l'objet et du point de référence.
La figure 7 illustre un mode de réalisation particulier du système récepteur muni d'une pluralité de capteurs optiques.
La figure 8 montre de façon partielle et schématique un premier mode de réalisation du système émetteur.
La figure 9 montre de façon partielle et schématique un deuxième mode de réalisation du système émetteur.
La figure 10 montre de façon partielle et schématique un troisième mode de réalisation du système émetteur.
Le dispositif conforme à l'invention permet de déterminer, au niveau d'un objet, par exemple un aéronef, situé en un point M de l'espace et assimilé à ce point M pour des raisons de simplification de la description, la position dudit objet dans un référentiel Pxyz associé à un point de référence P, tel que représenté sur la figure 1.
A cet effet, ledit dispositif détermine - la distance r entre le point de référence P et l'objet M - l'angle de site correspondant à l'angle entre, d'une
part, la droite PM passant par ledit objet M et ledit
point de référence P et, d'autre part, la projection PM'
de ladite droite PM sur un plan de référence Pxy, corres
pondant à un plan horizontal dans l'exemple représenté
et - l'angle de gisement e correspondant à l'angle entre ladite
projection PM' et une direction déterminée Px dudit plan
de référence Pxy.
Le plan Pxy correspond par exemple à la plate-forme d'atterrissage d'un navire destiné à recevoir un aéronef.
Conformément à l'invention, ledit dispositif comporte à cet effet, d'une part, un système émetteur lA représenté schématiquement sur la figure 2 et agencé à proximité dudit point de référence P et, d'autre part, un système récepteur lB représenté schématiquement sur la figure 3 et monté sur l'objet M.
Ledit système émetteur lA comporte un support 2 monté à poste fixe et un support rotatif 3 susceptible de tourner par rapport audit support fixe 2 autour de l'axe Pz (perpendiculaire au plan de la figure 2 au point P) et portant - une source laser 4 susceptible d'émettre un faisceau laser 5 - un générateur de signal 6 susceptible de faire varier une
fréquence caractéristique associée audit faisceau laser 5,
tel que décrit ci-après, et relié à ladite source laser 4
par une liaison 7 ; et - un système réflecteur comportant un miroir rotatif 8
susceptible de pivoter autour d'un axe X-X' parallèle au
plan Pxy, le faisceau laser 5 engendré par la source laser
4 vient se réfléchir au point P situé sur la face 9 du
miroir en regard de ladite source laser 4 de manière à
être renvoyé par ledit miroir 8 selon une direction Pu.
Le système récepteur 1B représenté schématiquement sur la figure 3 comporte quant à lui - des capteurs optiques ll munis chacun d'une surface de
détection 12, de forme circulaire et de diamètre b,
sensible au rayonnement dudit faisceau laser 5 - des systèmes de traitement de signal 13 reliés par l'in
termédiaire de liaisons 14 auxdits capteurs optiques ll
et - un calculateur 15 relié auxdits systèmes de traitement de
signal 13 par l'intermédiaire de liaisons 16.
Les capteurs optiques 11 représentés schématiquement sur la figure 3 peuvent par exemple être constitués d'une photodiode et d'une lentille de diamètre d focalisant les rayonnements reçus sur ladite photodiode.
En outre, les systèmes de traitement de signal 13 peuvent être regroupés en un système central unique 17 effectuant les mêmes fonctions, précisées ci-après, que lesdits différents systèmes 13.
Toutefois, ledit système central 17 doit alors être formé de manière à pouvoir identifier pour chaque information reçue le capteur optique 11 ayant transmis ladite information.
Le dispositif conforme à l'invention et décrit ci-dessus fonctionne comme suit.
La source laser 4 émet en continu un faisceau laser 5 vers ledit miroir pivotant 8.
Le miroir 8, quant à lui, pivote selon un mouvement de va-et-vient à vitesse prédéfinie autour de l'axe X-X' entre deux positions déterminées de sorte que le faisceau laser 5 renvoyé par ledit miroir 8 effectue un déplacement angulaire à vitesse de déplacement prédéfinie, entre deux positions angulaires extrêmes 90 et max représentées sur la figure 1 par rapport au plan horizontal Pxy, dans un plan n qui est le plan vertical contenant la direction Pu.
De plus, le support rotatif 3 tourne autour de l'axe Pz à une vitesse de rotation prédéfinie, à savoir dans le cas envisagé à une vitesse de rotation constante de valeur , avec # = 2U/T, T étant la période dudit mouvement de rota- tion.
Ainsi, le plan n est soumis à ce mouvement de rotation, de même que le faisceau laser émis 5 qui est par conséquent soumis à la fois à un mouvement de déplacement dans le plan U et à un mouvement de rotation autour de l'axe Pz.
Afin de simplifier les calculs, on définit l'angle 90 de sorte que : #0 = 0 .
Ainsi, si de plus #max = 900, le faisceau laser 5 émis par le système émetteur 1A illumine tout le demi-espace situé au-dessus du plan horizontal Pxy. En outre, la vitesse de déplacement est définie constante et le faisceau laser 5 se déplace de 90 à max en un temps NT, N étant un entier et T étant comme précisé précédemment la période de la rotation du support rotatif 3 autour de la direction Pz.
Lorsque, au cours du déplacement du faisceau laser 5, ce dernier (ou la direction Pu) est superposé à l'axe PM tel que représenté sur la figure 1, l'objet M est illuminé par ledit faisceau laser 5 et on mesure alors l'intensité I du signal détecté par au moins un capteur optique 11, dont on a représenté la surface de détection 12 sur la figure 4. Sur la figure 4, on a de plus représenté le faisceau laser 5, se 'déplaçant dans le sens de la flèche E, à trois instants successifs tl, t2 et t4, dont les positions correspondantes sont désignées respectivement par 5A, 5B et 5C.
L'intensité I du signal engendré par l'illumination de la surface de détection 12 est représentée en fonction du temps t sur la figure 5.
Lorsque la surface de détection n'est pas illuminée par le faisceau laser 5, l'intensité du signal détecté vaut I0, qui par étalonnage peut être amenée à une valeur quelconque, par exemple à une valeur nulle.
A l'instant tl, le bord d'attaque F du faisceau laser 5, dans le sens de la flèche E, atteint la surface de détection 12 (position 5A de la figure 4).
A partir de cet instant tl, l'intensité lumineuse détectée I croît, jusqu'à l'instant t2 (position 5B de la figure 4), où la surface de detection 12 est complètement illuminée.
Cet état d'illumination complète, pour lequel l'intensité lumineuse détectée vaut I1, dure jusqu'à un instant t3, à partir duquel la surface de détection 12 n'est plus complètement illuminée de sorte que l'intensité lumineuse détectée décrolt alors de la valeur I1 à la valeur 10 atteinte à l'instant t4 (position 5C).
Le temps de montée At de l'intensité lumineuse I égal à la durée t2-tl correspond au temps nécessaire au bord d'attaque
F du faisceau laser 5 pour se déplacer de la longueur d.
La connaissance de cette durée 't permet de déterminer la distance r entre le point P et l'objet M, à partir d'une simple déduction géométrique en référence à la représentation de la figure 6. A partir de cette figure 6, on déduit en effet facilement la relation d d 1
T r 2n qui peut s'écrire
T d d r= =
At 2n w A t
Comme la longueur b et la vitesse de rotation a sont connues, la distance r peut être calculée directement, dès que la durée At (t = t2-tl) est déterminée par une mesure temporelle à partir de l'intensité lumineuse détectée I.
Au lieu d'effectuer le calcul à partir de la durée de montée t2-tl du signal détecté, il est également possible, selon l'invention, d'effectuer le calcul à partir de la durée t4-tl représentative de la largeur du signal détecté.
Dans ce cas, il est toutefois nécessaire de connaitre la divergence éventuelle du faisceau laser 5 pour effectuer le calcul. De plus, comme cette divergence est susceptible d'être modifiée, en particulier par des perturbations atmosphériques, la précision du calcul est moins élevée que pour le mode de calcul décrit précédemment.
Selon l'invention, il est possible de calculer la distance r en considérant les signaux détectés par deux capteurs optiques adjacents, chacun desdits capteurs optiques émettant un signal identique à celui de la figure 5. Au lieu d'utiliser la longueur d et la durée Ft définies précédemment, on utilise dans ce cas, pour calculer la distance r, la distance séparant les surfaces de détection 12 des deux capteurs optiques considérés et le décalage temporel entre les deux signaux détectés.
En plus du calcul de la distance r, on doit également déterminer les angles de site o et de gisement e.
Le calcul desdits angles de site O et de gisement e est effectué à partir de la fréquence caractéristique mesurée f du faisceau laser détecté 5.
Si fo est la fréquence caractéristique lorsque b = 0 = 00, et fmax la fréquence caractéristique lorsque o = max, et si de plus ladite fréquence caractéristique varie linéairement, l'angle de site est obtenu par la relation
(f - fo) 9 = 9max
(fmax - fo) et l'angle de gisement par la relation
(f - fo)
e = 2uN
(fmax - fo)
Selon l'invention, la durée d'illumination tt et la fréquence caractéristique f sont déterminées par les systèmes de traitement de signal 13 associés aux capteurs optiques 11 et sont transmis au calculateur 15 qui calcule alors la distance r et les angles e et o à l'aide des relations définies précédemment.
De plus, selon l'invention, la fréquence caractéristique f peut être - soit la fréquence de modulation du faisceau laser 5, en
modulant dans ce cas de manière appropriée ledit faisceau
laser au moyen du générateur de signal 6 associé à la
source laser 4 - soit la fréquence du rayonnement lumineux dudit faisceau
laser 5, en faisant varier ladite fréquence également au
moyen dudit générateur de signal 6 formé en correspon
dance.
Dans ce dernier cas, la réception est du type hétérodyne et le système récepteur 1B doit comporter de façon connue un oscillateur local non représenté pour effectuer la réception.
Afin de permettre au système récepteur 1B de détecter tous les faisceaux laser 5 illuminant l'objet M, quelle que soit la face de l'objet qui est illuminée, ledit système récepteur 1B comporte un support annulaire 18 agencé autour dudit objet et muni sur sa face externe 19 de surfaces de détection 12 associées à des détecteurs optiques 11 et régulièrement réparties sur ledit support annulaire 18, tel que représenté sur la figure 7.
Le système émetteur quant à lui peut être réalisé selon des modes de réalisation différents, dont on présente certains à titre d'exemples ci-après.
Dans un premier mode de réalisation représenté sur la figure 8, ledit système émetteur comporte - un moteur 20 monté à poste fixe et destiné à entraîner en
rotation le support rotatif 3 au moyen d'une couronne
dentée coopérante 21 agencée sur ledit support 3 ; et - un moteur 22 monté sur ledit support rotatif 3 et destiné
à commander le pivotement du miroir 8 autour de l'axe
X-X', ledit miroir 8 étant monté sur des pieds 23 fixés
sur le support rotatif 3.
Le pivotement du miroir 8 est obtenu par l'intermédiaire d'un système d'engrenages 24 du type connu soumis à l'action du moteur 22. Ledit moteur 22 est fixé à l'un des pieds 23 à l'aide d'un moyen de fixation 29.
Ce mode de réalisation de la figure 8 nécessite toutefois un joint tournant non représenté pour l'alimentation du moteur 22 qui tourne avec le support rotatif 3.
Aussi, pour remédier à cet inconvénient, le système émetteur comporte, selon un second mode de réalisation représenté sur la figure 9, un moteur 25 pour l'entraînement du miroir 8 qui est monté à poste fixe et entraîne une couronne dentée libre 26. L'entraînement de la couronne 26 provoque le pivotement du miroir 8 par l'intermédiaire de jeux d'engrenages 24 et 27 du type connu, adaptés audit système émetteur et fixés par des moyens de fixation 28.
Dans un troisième et dernier mode de réalisation représenté sur la figure 10, le système émetteur est muni d'un miroir 30 fixé sur ledit support rotatif 3 de manière inclinée par rapport à la verticale au-dessus d'une ouverture 31 dudit support rotatif 3.
Au-dessous dudit support rotatif 3, sont agencés l'un au-dessus de l'autre deux éléments rotatifs à prisme 32 et 33 dont les prismes correspondants 34 et 35 sont agencés au-dessous de ladite ouverture 31.
Ledit support rotatif 3 et lesdits éléments à prisme 32 et 33 sont entraînés simultanément par un moteur commun 36 formé en correspondance. Ledit moteur 36 entraîne à cet effet trois roues dentées 37, 38, 39 de dimensions différentes, de sorte que lesdits éléments 3, 32 et 33 tournent à des vitesses différentes.
Le système ainsi formé constitue un diasporamètre du type connu, dont les propriétés sont définies par exemple dans l'article "Télévision infrarouge dans le domaine spectral situé au voisinage de 4 microns" de Jean Cornillault - Acta
Electronica, volume 7 nO 4, octobre 1963.
Le système décrit précédemment est formé de manière que les deux éléments à prisme 32 et 33 tournent dans le même sens à des vitesses différentes et que le miroir rotatif 3 tourne également dans ce même sens à une vitesse correspondant à la moyenne des vitesses desdits éléments à prisme 32 et 33.
En formant de plus de façon appropriée les prismes 34 et 35 desdits éléments à prisme 32 et 33, on obtient en émettant un faisceau laser dans le sens indiqué par la flèche G un balayage continu de l'espace par ledit faisceau laser, ledit balayage étant réalisé sous forme d'une spirale à faisceau laser.
Ce dernier mode de réalisation est donc particulièrement bien adapté à la présente invention lorsque l'on souhaite un balayage continu et ininterrompu de l'espace.

Claims (2)

    REVENDICATIONS I Procédé pour déterminer au niveau d'un objet (M) la position relative dudit objet (M) par rapport à un point de référence (P), c'est-à-dire pour déterminer - la distance (r) entre ledit objet (M) et ledit point de référence (P) - l'angle de site () correspondant à l'angle entre la droite (PM) passant par ledit objet (M) et ledit point de référence (P) et la projection (PM') de ladite droite (PM) sur un plan de référence (Pxy) ; et - l'angle de gisement (e) correspondant à l'angle entre ladite projection (PM') et une direction déterminée (Px) dudit plan de référence (Pxy), caractérisé - en ce qu'on émet à partir dudit point de référence (P) un faisceau laser mobile (5) effectuant d'une part, un mouvement de rotation à vitesse de rotation prédéfinie autour d'une direction de référence (Pz) passant par ledit point de référence (P) et perpen diculaire audit plan de référence (Pxy) ; et d'autre part, un déplacement angulaire en va-et-vient à vitesse de déplacement prédéfinie entre deux positions angulaires extrêmes (0, max), dans un plan (n) formé de ladite direction de référence (Pz) et dudit faisceau laser (5) et tournant à ladite vitesse de rotation autour de ladite direction de référence (Pz) - en ce que ledit faisceau laser (5) présente une fréquence caractéristique variant selon une loi prédéfinie - en ce que, lorsque ledit faisceau laser mobile (5) illu mine ledit objet (M), on mesure sur ledit objet (M) . la durée d'illumination correspondant à la durée néces saire audit faisceau laser mobile (5) pour se déplacer sur une longueur déterminée (d) sur l'objet (M) ; et . ladite fréquence caractéristique dudit faisceau laser (5) - en ce qu'on calcule sur ledit objet (M) la distance (r) entre ledit objet (M) et ledit point de référence (P), à partir de la durée d'illumination mesurée, de ladite longueur (d) déterminée sur l'objet et de la vitesse de rotation du faisceau laser (5) - en ce qu'on calcule sur ledit objet (M) l'angle de site (o), à partir de ladite fréquence caractéristique mesurée et de ladite vitesse de déplacement ; et - en ce qu'on calcule sur ledit objet (M) l'angle de gise ment (s), à partir de ladite fréquence caractéristique mesurée et de ladite vitesse de rotation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite fréquence caractéristique correspond à la fréquence du rayonnement lumineux dudit faisceau laser (5). 3. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite fréquence caractéristique correspond à la fréquence de modulation du faisceau laser (5). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit plan de référence (Pxy) corres pond au plan horizontal passant par ledit point de référence (P) et ladite direction de référence (Pz) correspond à la direction verticale passant par ledit point de référence (P). f 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite vitesse de rotation est cons tante.
  1. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
    caractérisé en ce que ladite vitesse de déplacement est
    constante.
    . 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
    caractérisé en ce que l'on fait varier ladite fréquence
    caractéristique selon une fonction linéaire.
    8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
    caractérisé en ce que ladite longueur déterminée (d) corres
    pond au diamètre de la surface de détection (12) d'un
    capteur optique (11) monté sur ledit objet (M) et détectant
    ledit faisceau laser émis (5).
    Z 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
    caractérisé en ce que ladite longueur déterminée correspond
    à la distance entre les surfaces de détection (12) de deux
    capteurs optiques (11), montés sur ledit objet (M) et
    détectant ledit faisceau laser émis (5).
    o 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
    caractérisé en ce que ladite durée d'illumination est
    mesurée en tenant compte du temps de montée du signal
    détecte par un capteur optique (11) en fonction de l'illumi
    nation de sa surface de détection (12).
    L 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
    caractérisé en ce que ladite durée d'illumination est
    mesurée en tenant compte de la largeur de l'impulsion du
    signal détecté par un capteur optique (11) en fonction de
    l'illumination de sa surface de détection (12).
    f 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à
    11,
    caractérisé en ce que l'angle entre les deux positions
    angulaires extrêmes du faisceau laser (5) est de 900.
    g 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à
    12,
    caractérisé en ce que l'on calcule la distance r entre
    l'objet (M) et le point de référence (P) par la relation
    r = d / (At)
    dans laquelle
    - b représente ladite longueur déterminée sur l'objet
    - At correspond à ladite durée d'illumination mesurée ; et
    - w représente ladite vitesse de rotation du faisceau laser.
    14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à
    13, le déplacement angulaire du faisceau laser (5) étant
    effectué à vitesse constante entre une première position
    angulaire extrême, située dans le plan de référence (Pxy),
    pour laquelle la fréquence caractéristique vaut fo, et une
    seconde position angulaire extrême faisant un angle smax
    avec ledit plan de référence (Pxy), et pour laquelle la
    fréquence caractéristique vaut fmax,
    caractérisé en ce que l'on calcule l'angle de site o par la
    relation
    (f - fo) ç = 9max
    (fmax - fo)
    f étant la fréquence caractéristique mesurée.
    15. Procédé selon la revendication 14, la vitesse de rota
    tion étant constante de période T et le déplacement du
    faisceau laser (5) entre les deux positions angulaires
    extrêmes nécessitant une durée NT, N étant un nombre entier,
    caractérisé en ce que l'on calcule l'angle de gisement e par
    la relation
    (f - fo)
    e = 2nN
    (fmax - fo) q 16. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé spécifié
    sous l'une quelconque des revendications 1 à 15,
    caractérisé en ce qu'il comporte
    - un système émetteur (1A) comprenant un support fixe (2)
    agencé au niveau dudit point de référence (P) et un
    support rotatif (3) tournant à vitesse prédéfinie par
    rapport audit support fixe (2), autour de ladite direction
    de référence (Pz), et portant
    . une source laser (4) susceptible d'emettre un faisceau
    laser (5)
    . un générateur de signal (6) susceptible de faire varier
    la fréquence caractéristique du faisceau laser (5) selon
    une loi prédéfinie ; et
    un système réflecteur comportant un miroir (8, 30)
    disposé sur le trajet dudit faisceau laser (5), ledit
    système réflecteur étant susceptible de conférer au
    faisceau laser (5) réfléchi par ledit miroir (8, 30) un
    mouvement de va-et-vient entre les deux positions
    angulaires extrêmes (0, bmax) ; et
    - un système récepteur (1B) agence sur ledit objet (M) et
    comprenant
    . au moins un capteur optique (11) susceptible de détecter
    ledit faisceau laser (5)
    . un système de traitement de signal (13) associé audit
    capteur optique (11) et susceptible de déterminer la
    fréquence caractéristique du faisceau laser détecte et
    la durée d'illumination ; et
    . un calculateur (15) susceptible de calculer la distance
    (r) entre l'objet (M) et le point de référence (P),
    ainsi que les angles de site (o) et de gisement (e).
    1 17. Dispositif selon la revendication 16,
    caractérisé en ce que ledit système récepteur comporte une
    pluralité de capteurs optiques (11) agencés sous forme
    annulaire et de manière régulièrement espacée, autour de
    l'objet (M).
    18. Dispositif selon l'une des revendications 16 ou 17,
    caractérisé en ce que ledit système réflecteur comporte un
    miroir pivotant (8) tournant à vitesse prédéterminée autour
    d'un axe (X-X') perpendiculaire à ladite direction de
    référence (Pz) entre deux positions prédéfinies.
  2. 19. Dispositif selon la revendication 18,
    caractérisé en ce que ledit système émetteur comporte un
    moteur (20) monte à poste fixe et destiné à l'entraînement
    du support rotatif (3), et un moteur (22) monté sur ledit
    support rotatif (3) et destiné à commander le pivotement du
    miroir (8), l'alimentation de ce dernier moteur (22) étant
    transmise par l'intermédiaire d'un joint tournant.
    e 20. Dispositif selon la revendication 18,
    caractérisé en ce que ledit système émetteur comporte deux
    moteurs (20, 25) montés à poste fixe
    - l'un desdits moteurs (20) étant destiné à l'entraînement
    du support rotatif (3) par l'intermédiaire d'une couronne
    dentée (21) montée sur ledit support rotatif (3) ; et
    - l'autre moteur (25) étant destiné à commander le pivote
    ment du miroir (8) par l'intermédiaire d'une couronne
    dentée libre (26) et de jeux d'engrenage coopérants (24,
    27).
    a 21. Dispositif selon l'une des revendications 16 ou 17,
    caractérisé en ce que ledit système réflecteur comporte deux
    éléments à prisme (32, 33) agencés l'un au-dessous de
    l'autre sous une ouverture (31) dudit support rotatif (3) et
    tournant dans le même sens que le support rotatif (3) à des
    vitesses différentes l'une de l'autre, et en ce que le
    miroir (30) dudit système réflecteur est fixé de manière
    inclinée au-dessus de ladite ouverture (31) du support
    rotatif (3) et tourne avec le support rotatif (3) à une
    vitesse correspondant à la moyenne des vitesses desdits
    éléments à prisme, le faisceau laser (5) étant émis à travers les prismes (34, 35) desdits éléments à prisme (32, 33) et ladite ouverture (31) sur ledit miroir (30).
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RU2695280C1 (ru) * 2018-11-06 2019-07-22 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Устройство для управления лазерным лучом
CN111721258A (zh) * 2019-12-30 2020-09-29 中国人民解放军总参谋部第六十研究所 激光接收器、激光入射角度测量系统和方法及姿态、运动状况测量方法

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