FR2741721A1 - Systeme optronique aeroporte pour la recherche, l'acquisition, la poursuite et l'identification de cibles, utilisable notamment pour la conduite de tir - Google Patents

Abstract

Système pour l'exécution de missions AIR-AIR ou AIR-SOL. Il comporte une optique réceptrice (2) montée sur une suspension cardan gyrostabilisée, une optique de déport d'image pour obtenir un axe optique de sortie de direction fixe. Un miroir dichroïque (MD5) sépare la sortie selon une voie d'imagerie infrarouge large bande (4, D3) et une voie de télémétrie laser, par exemple à 10,6 microns (10). D'autres miroirs dichroïques permettent de produire une voie d'imagerie TV dans le visible ou le très proche infrarouge et une voie de détection quatre quadrants et d'écartométrie travaillant avec un laser annexe, par exemple, à 1,06 micron. Ces deux dernières voies sont solidaires de l'optique réceptrice (2). Il est prévu également de désaccoupler cette optique du cardan pour la recherche préliminaire dans un grand champ.

Description

SYSTEME OPTRONIQUE AEROPORTE POUR LA RECHERCHE,
L'ACQUISITION, LA POURSUITE ET L'IDENTIFICATION DE CIBLES,
UTILISABLE NOTAMMENT POUR LA CONDUITE DE TIR
La présente invention concerne un système optronique aero-
porté capable d'assurer la recherche, l'acquisition, la poursuite et
l'identification de cibles et dont l'utilisation est plus particulière
ment envisagée pour la mise en oeuvre des armes dans un système
de conduite de tir.

L'invention se rapporte plus précisément à un système aéro
porté optronique capable de détection autonome de cibles dans un
grand domaine angulaire de l'espace, ou d'une détection aidée la
cible étant alors repérée à partir d'autres équipements de bord, par
exemple un radar, ou d'équipements annexes au sol, par radio
transmission par exemple. Le champ observé pour la recherche peut
s'étendre notamment entre + 30 en site et + 60 en gisement. Après
détection de la cible, le système permet sa localisation et le passage
en poursuite angulaire ; le système permet aussi par télémétrie laser
d'avoir les informations de distance et de vitesse radiale de la cible.

Plusieurs cibles peuvent être traitées simultanément de cette ma
nière et être surveillées à tout instant quant à leurs évolutions. Les
informations délivrées par le système permettent, intégrées à une
conduite de tir air-air de mettre en oeuvre les armements. Le
système est avantageusement utilisé dans le cadre de missions air
air d'interception d'avion à longue distance, ainsi que pour le combat
à plus courte distance.

Le système doit pouvoir être complètement autonome, c'est
dire qu'il doit être capable de suppléer totalement à un radar de
bord, soit parce que le type de mission exige une discrètion
électromagnétique ou que le radar de bord se trouve brouillé ou
inopérant. En outre, le système est doté d'un ensemble optronique
gyrostabilisé associé à un écran cathodique de visualisation d'image.

I1 permet l'observation dans le spectre visible et proche infrarouge
d'une image télévision correspondant à une portion limitée de l'espace mais avec un fort grossissement, dans le but d'identification visuelle de cibles aériennes qui n'auraient pas pu l'être par d'autres moyens, par exemple avec un système d'identification ami-ennemi, dit IFF selon l'appellation anglo-saxonne abrégée. Le système permet également le repérage de cibles amies qui interviennent subitement dans les zones d'interception de combat et qui n'avaient donc pas été repérées auparavant.

Le but de l'invention est de remplir ces diverses fonctions dans un système répondant aux caractéristiques techniques indiquées dans la revendication principale.

Les particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple à l'aide des figures annexées qui représentent
- la figure 1, un schéma synoptique d'une réalisation de l'ensemble optique d'un système selon l'invention
- la figure 2, des courbes de réponses des séparateurs de spectres utilisées dans la formule optique de la figure I
- la figure 3, un tableau récapitulatif des domaines spectraux respectifs d'exploitation des différents éléments composant la formule optique de la figure I
- la figure 4, un schéma d'un mode de réalisation de l'ensemble optique, monté sur un cardan ;;
- la figure 5, un schéma de la formule optique utilisé dans la réalisatidn figure 4
- les figures 6 à 8, des schémas d'un mode de réalisation du dispositif de recherche rapide utilisé dans le système
- la figure 9, un schéma d'un autre mode possible de réalisation de l'ensemble optique monté sur un cardan.

Un système optronique aéroporté conforme à l'invention comporte, monté sur une plate-forme à deux degrés de liberté, suspendue à la cardan et directement stabilisée par un capteur gyroscopique, une optique réceptrice à l'entrée commune pour toutes les voies détectrices en aval.

Une première voie constituant la voie de télévision présente un grossissement optique important de manière à permettre une identification visuelle aisée à longue distance pour le pilote, par observation de l'image de télévision visualisée. On notera que la définition exigée pour avoir une bonne certitude dans cette identification impose que la voie de télévision soit entièrement portée par la plate-forme qui supporte l'optique réceptrice, afin de bénéficier de la stabilisation et d'empêcher que les vibrations du bâti support formé par le corps de l'avion, ne soient transmise à la voie de télévision et ne viennent dégrader la qualité de l'image. L'imagerie télévision s'effectue dans le spectre visible ou très proche infrarouge.

Une deuxième voie d'imagerie vidéo, cette fois dans le domaine infrarouge, constitue une seconde voie de détection. Cette voie infrarouge passive n'a pas besoin d'être montée solidaire de la plate-forme stabilisée en raison de ce que, comportant un dispositif détecteur du genre barrette et non une matrice détectrice comme la voie télévision, la résolution correspondante est plus faible pour cette voie infrarouge. Elle peut donc être fixée au bâti. Le système comporte un ensemble de miroirs de renvoi pour former un dispositif optique déviateur qui permet de renvoyer le faisceau optique incident en empruntant la direction des axes mécaniques de rotation et en passant par le centre du cardan et de manière à aboutir sur un miroir fixe solidaire du bâti.Le faisceau dévié par ce miroir fixe présente ainsi une direction constante par rapport au bâti lorsque la plate-forme est orientée en site et en gisement. Ces moyens déviateurs optiques à miroirs peuvent être réalisés à l'aide d'un miroir à deux degrés de liberté, trois miroirs à un degré de liberté et un miroir fixe.Certains de ces miroirs sont des miroirs dichroiques de manière à diviser le faisceau selon les différentes voies prévues qui comportent outre la voie imagerie télévision et la voie imagerie infrarouge déjà citées, une voie travaillant à 10,6 microns associée à un émetteur-récepteur laser pour permettre la fonction télémétrie de cible donnant une mesure de la distance et de la vitesse radiale, et une voie infrarouge travaillant à 1,06 micron pour permettre l'écartométrie de cible désignée par un illuminateur annexe à 1,06 micron, porté par un autre aéronef ou disposé au sol pour illuminer la cible. La cible peut aussi être émettrice de lumière à la longueur d'onde 1,06 micron (cas de balises laser).Dans cette voie 1,06 micron une détection au moyen d'un détecteur à quatre quadrants permet de mesurer les écarts angulaires en site et en gisement et de localiser angulairement la direction de la cible.

La voie imagerie télévision est utilisée comme on l'a dit pour l'identification par observation visuelle de l'image par le pilote sur désignation d'objectif à partir de la voie imagerie infrarouge qui permet au préalable de détecter, localiser et poursuivre une ou plusieurs cibles observées. La voie télémétrie laser permet dans le cadre d'une opération air-air de localiser relativement la cible par sa distance et sa vitesse radiale par rapport à l'avion.

Dans des configurations air-sol la voie 1,06 micron permet la localisation sur émission laser extérieure.

La figure 1 représente l'ensemble optique du système. La combinaison optique comporte un dôme 1, une optique réceptrice 2 qui peut être constituée du montage Cassegrain représenté formé d'un miroir principal M1 et d'un miroir secondaire M2, et d'autres miroirs ainsi que des lentilles et des miroirs dichroiques placés en aval pour diviser le faisceau et obtenir les sélections spectrales correspondant aux différentes voies à traiter. P1 représente la pupille d'entrée du système ; P2 I'image de cette pupille à travers le miroir M2 et Il I'image du champ formé par l'objectif 2 centré sur l'axe optique Z. Une première lentille L1 permet de reproduire un faisceau parallèle cette lentille formant une combinaison afocale avec l'optique 2 et fournissant une image P3 de la pupille P2. Après passage en rayons parallèles on dispose de deux miroirs dichroiques
MDI et MD2. Un premier miroir MDI est traité pour laisser passer par transmission la longueur d'onde 1,06 micron destinée à la voie d'écartométrie sur objectif désigné et la bande spectrale visible et très proche infrarouge, 0,5 à 0,9 micron destinée à la voie télévision. Ce premier miroir dichroïque MDI réfléchit par contre les longueurs d'ondes infrarouges plus élevées destinées aux deux autres voies, la voie imagerie infrarouge et la voie télémétrie laser.Le deuxième miroir dichroïque MD2 est traité pour transmettre la longueur d'onde 1,06 micron et pour réfléchir le spectre visible et très proche infrarouge vers la voie imagerie télévision. La voie écartométrie sur objectif désigné en aval du miroir dichroïque MD2 comporte une lentille L2 de focalisation sur un détecteur quatre quadrants D1 qui travaille sur la longueur d'onde 1,06 micron. La voie imagerie télévision comporte une première lentille L3 qui focalise le faisceau parallèle dans un plan image 14, cette image étant reprise par une optique L4 pour être formée dans le plan image 15 où se trouve placé le détecteur télévision D2, du type matrice en dispositif à transfert de charge, ou en circuit CCD (Charge Coupled Device).L'agencement avec deux lentilles successives L3 et L4 est réalisé de manière à introduire un disque atténuateur 3 et de filtrage spectral entraîné en rotation. Ce disque 3 permet de choisir la bande spectrale visible de 0,5 à 0,7 micron ou la bande spectrale très proche infrarouge de 0,7 micron à 0,9 micron, le choix étant dicté par l'observateur en fonction du contraste présenté par l'image. Un dispositif récepteur optoélectrique multi-spectral de ce type est décrit dans le brevet français n" 2 455 751.

Pour la voie imagerie infrarouge on distingue, après réflexion sur le miroir dichroïque MDI, une première lentille L5, un troisième miroir dichroique MD3 qui réfléchit le rayonnement destiné à cette voie, puis une seconde lentille L6 sert, avec une troisième lentille
L7, à conjuguer les pupilles P3 et P5, cette dernière devant se situer au centre du dispositif de balayage 4 ; la troisième lentille L7 est montée afocale avec L5 de manière à reformer un faisceau de rayons parallèles à l'entrée d'un dispositif de balayage d'image par rotation circulaire 4, puis une lentille L8 en sortie focalise le rayonnement dans le plan 13 de détection des images infrarouges.Le dispositif de balayage 4 permet de faire défiler l'image dans le plan de détection 13 dans lequel est située généralement une barrette infrarouge de manière à explorer le champ selon une direction transverse à la barrette. Avec une seule barrette le balayage peut être du type linéaire ou circulaire ; on connaît diverses solutions de dispositifs de balayage optomécanique répondant à ce besoin. De manière préférée, on utilisera un dispositif de détection D3 du type représenté, comportant trois barrettes pour couvrir une large plage spectrale infrarouge correspondant aux trois bandes I, II, 111.Ces bandes conventionnelles se situent: la première, dans le proche infrarouge entre 1,8 et 2,7 microns environ, la deuxième dans l'infrarouge moyen entre 3 et 5 microns environ, enfin la troisième dans l'infrarouge lointain entre 8 et 12 microns environ et correspondent à des fenêtres de transmission atmosphérique. Les trois barrettes pourront être disposées à 1200 degrés l'une de l'autre autour du centre correspondant à la trace de l'axe optique. Le dispositif de balayage 4 peut être par exemple un prisme de
WOLLASTON ou un dispositif tel que représenté dérivé de cette solution et particulièrement intéressante pour travailler dans l'infrarouge du fait que le parcours optique s'effectue en grande partie dans l'air ce qui diminue considérablement les pertes par absorption.

Ce montage comporte, comme il est rappelé sur la figure deux prismes PR1 et PR2 et un miroir réfléchissant N13. Un tel dispositif optique rotateur d'image est décrit dans la demande de brevet français 84 03425 du 6 Mars 1984. La lentille L7 permet le passage en rayons parallèles nécessaire pour le dispositif de balayage 4, le faisceau étant ensuite à nouveau focalisé en sortie par la lentille L8 ; L7 conjugue aussi P3 sur P5 au centre du dispositif de balayage 4, ce qui donne une compacité à'ce module de balayage.

La quatrième voie, celle de télémétrie laser à 10,6 microns est obtenue en aval du miroir dichroique MD3 qui laisse passer par transmission cette longueur d'onde. De manière analogique l'image focale I'2 de I1 à travers L1 et L5 est reprise par une lentille L9 pour former un faisceau de rayons parallèles. La lentille L10 au voisinage du plan focal 1'2 joue un rôle identique à la lentille L6 précédente. En aval de la lentille L9 un miroir M4 renvoie le rayonnement parallèle vers l'émetteur-récepteur 10. Celuici comporte le laser d'émission 5, à 10,6 microns, un séparateur de voies constitué par un miroir semi-transparent M5 qui réfléchit le rayonnement à 10,6 microns vers un récepteur de télémétrie 6.L'élément optique 7 est un axicon formé, par exemple, de deux cônes identiques parallèles l'un à l'autre pour constituer l'équivalent d'une lame de verre inclinée par rapport à l'axe optique et pour adapter le faisceau laser à celui annulaire de l'optique Cassegrain utilisé à la réception. Le miroir M4 est supporté par un montage Cardan non figuré à deux degrés de liberté, pour permettre de faire dévier la direction de visée du laser de manière à bien éclairer la cible.

La figure 2 montre le domaine des séparations spectrales obtenues avec les trois miroirs dichroiques MDI, MD2 et MD3. La détection du rayonnement 1,06 micron en aval du miroir dichrnique
MD2 s'effectue en utilisant un détecteur quatre quadrants au silicium sensible à cette longueur d'onde de rayonnement.

La figure 3 présente dans un tableau les domaines spectraux pour lesquels les différents objectifs doivent être transparents et les miroirs réfléchissants. Ainsi le dôme 1 et l'objectif L1 doivent être transparents aux bandes spectrales télévision et proche infrarouge aux bandes infrarouges I, II et III et aux longueurs d'onde 1,06 et 10,6 microns. Le choix des matériaux pour ces éléments devra se faire en conséquence en utilisant, par exemple, du sulfure de zinc ZnS ou du séléniure de zinc ZnSe.

La première voie optique ou voie d'imagerie télévision, comporte : le dôme I, I'optique réceptrice Cassegrain Aval, U2, les lentilles L1, L3 et L4, des moyens optiques dichroiques pour la séparation spectrale et le disque atténuateur et de filtrage spectral 3. Ce disque permet d'ajuster l'atténuation optique globale de la voie en fonction du niveau d'éclairement reçu par le capteur matriciel d'image placé dans le plan 15. I1 permet aussi de faire un choix spectral entre la bande visible et la bande très proche infrarouge, ce choix étant en général obtenu par commutation manuelle effectuée par l'observateur, de manière à obtenir un meilleur contraste visuel de la cible par rapport à l'environnement sur l'image vidéo visualisée sur un écran cathodique.Le disque 3 est entraîné par un moteur par l'intermédiaire d'un asservissement pour réaliser le filtrage spectral et une atténuation optique variable. Le disque supporte deux filtres sous forme d'une couronne circulaire qui sont également traités pour former deux atténuateurs dégradés angulaires symétriques par rapport à un diamètre, ainsi que les filtres. Le signal vidéo détecté alimente la boucle d'asservissement de position angulaire du disque en fonction du niveau d'éclairement. Pour l'exécution de ce genre d'asservissement on pourra se reporter ainsi que pour des détails concernant le disque au brevet d'invention français déjà signalé n"2 455 751. Pour obtenir une sensibilité élevée du capteur matriciel
D2, celuici pourra être monté sur un refroidisseur, par exemple à effet Peltier et à plusieurs étages.On notera que le disque atténuateur spectral 3 est placé dans un plan pupillaire réel P6 pour des motifs de compacité et d'uniformité des effets recherchés dans tout le champ accessible à l'image télévision.

La seconde voie optique constituée par la voie réception laser à 1,06 micron, comporte : le dôme 1, les miroirs Ml, M2, la lentille
L1, une sélection spectrale par miroir dichrolque, un objectif L2 qui focalise le rayonnement à 1,06 micron dans le plan image I6, et un détecteur à quatre quadrants D1 au Silicium qui permet d'élaborer les écartométries en circulaire et en élévation d'une cible illuminée par un faisceau laser. L'illuminateur à 1,06 micron n'est pas repré senté ; il constitue un élément annexe qui peut d'ailleurs être embarqué sur le même avion que celui recevant le système, ou bien sur un autre avion, ou encore il peut être disposé au sol. L'écartométrie sur objectif désigné pour cette voie s'entend, plus particulièrement, pour un objectif illuminé au sol.

La troisième voie optique est celle qui correspond à l'imagerie infrarouge pour détecter dans une large bande. Suivant une réalisation préférée cette voie est prévue pour détecter dans trois bandes spectrales infrarouges I, II, III. Elle comporte : le dôme 1, les miroirs MI, M2, les lentilles L1, L5, L6, L7 et L8, des séparateurs dichroiques, un dispositif de balayage de champ 4 qui produit un balayage circulaire et un dispositif détecteur D3 constitué de trois barrettes.Le dispositif de balayage 4 peut être comme représenté du type décrit dans la demande de brevet français 84 03425; cependant il existe d'autres solutions qui peuvent être retenues tout en assurant la même fonction, par exemple en utilisant des lentilles cylindriques selon le brevet français 2 492 616 ; on pourra aussi utiliser un prisme de WOLLASTON en rotation, ou un dièdre réflecteur associé à l'objectif L8, en rotation autour d'un axe perpendiculaire à l'arête du dièdre et en colncidence avec l'axe optique de la lentille L8. Le dispositif détecteur D3 situé dans le plan image 13 et monté sur un dispositif de refroidissement non figuré, par exemple un DEWAR.Les barrettes sont montées sur la table froide, à 1200 I'une de l'autre pour détecter les trois bandes spectrales différentes 1, II et III. Une première barrette détectrice en matériau HgCdTe permet de détecter la bande III correspondant à l'infrarouge lointain de 8 à 12 microns environ. Cette barrette permet la détection de cibles thermiquement peu contrastées par rapport à l'environnement. Une deuxième barrette en matériau InSb assure la détection de l'infrarouge moyen appelé bande II de 3 à 5 microns environ et elle est destinée, plus particulièrement, à la détection de jets de gaz chauds de réacteurs d'avion, de la flamme de propulseur etc.Enfin une troisième barrette peut également être en matériau InSb et avec adjonction devant la barrette d'un filtre spectral rejetant la bande 11. Cette troisième barrette assure la détection de la bande I de 1,8 à 2,7 microns environ et est particulièrement apte à détecter des départs de missiles, des corps très chauds telles que des tuyères de réacteurs ou autres.

Les barrettes pourront être identiques du point de vue nombre d'éléments, dimensions de ces éléments et espacements entre les éléments de manière à assurer aux trois images détectées les mêmes caractéristiques de résolution, de champ et de définition c'est-à-dire du nombre de points dans l'image. Dans ces conditions, le traitement est facilité et en particulier, les corrélations entre images obtenues dans les différentes bandes en vue de leur présentation sur un dispositif cathodique de visualisation.

La quatrième voie optique, ou voie de télémétrie laser, peut être un système de télémétrie et de mesure Doppler à compression d'impulsions du type décrit dans la demande de brevet français nO 83 05142 du 29 mars 1983. Cette voie optique comporte : le dôme 1 les miroirs M1, M2, les lentilles LI, L5, L10 et L9, les miroirs M4 et MS, et l'élément axicon 7.Le miroir M4 est monté sur un cadre à deux degrés de liberté et est asservi en position angulaire, en circulaire et en élévation, proportionnellement aux écartométries de la cible délivrées: - en priorité, par des circuits de poursuite qui sont situés en aval des détecteurs D3 de la voie imagerie infrarouge, - en second lieu par des circuits analogues situés en aval du détecteur D2 de la voie télévision, ou bien de la cellule à quatre quadrants de la voie 1,06 micron dans le cas d'une mission air-sol.

Ces circuits de poursuite peuvent être réalisés selon diverses techniques connues. L'asservissement de position bi-axe du miroir
M4 a pour but de ramener l'illumination laser sur la cible lorsque celleci s'écarte un peu trop du centre du champ optique de manière à préserver l'illumination de cible avec une précision suffisante étant donné la divergence très faible du faisceau laser et le diamètre également faible de la tache. Pour des raisons d'encombrement mécanique le miroir M4 est situé dans un plan pupillaire réel P4 de la combinaison optique. Le miroir MS qui assure la séparation optique entre l'émission laser et la réception est un miroir semi-transparent. L'élément 7 est un anamorphoseur optique destiné à adapter la forme et la dimension latérale du faisceau laser aux contraintes d'occultation optique résultant du rnontage
Cassegrain M1-M2 qui produit une pupille annulaire. On remarque que la voie optique de télémétrie comporte des plans image intermédiaires Il et l'2. Si la puissance laser du télémètre est importante, un claquage de l'air peut se produire et une partie importante de l'énergie laser sera alors perdue par ionisation du milieu gazeux.

Pour éviter ce phénomène, on pourra isoler les plans image dans des caissons optiques à l'intérieur desquels le vide aura été établi. On a représenté en I1 un tel caisson 8 qui se termine par des fenêtres transparentes pour transmettre le rayonnement.

On se reporte maintenant aux figures 4 et 5 qui représentent: sur la figure 4, le montage cardan à deux degrés de liberté et sur la figure 5, l'optique correspondante développée à la partie inférieure dans un plan longitudinal passant par l'axe Z et l'axe gisement et à la partie. supérieure après rabattement selon l'axe site. L'optique réceptrice M1 M2 est supportée par la plate-forme 21 stabilisée. On n'a pas représenté la toupie ou rotor du gyroscope afin de ne pas surcharger la figure. La plate-forme 21 fait partie d'un premier cadre tournant selon un axe AG dit de pseudo-gisement car cette rotation s'effectue après la première rotation en site autour d'un axe
AS sur lequel est monté le deuxième cadre 22 du cardan.La distribution des miroirs dichroiques MD2 et MDI de la figure I est inversée en ce sens que un premier miroir MD4 est positionné près de l'optique réceptrice pour prélever au début de ce trajet optique le rayonnement à 1,06 micron par réflexion et le renvoyer focalisé sur le détecteur quatre quadrants D1 qui est fixé à proximité sur la plate-forme 21. La séparation de voie utilise ensuite un deuxième miroir dichroïque MD5 situé au centre du cardan pour laisser passer le rayonnement visible et infrarouge très proche par transmission vers la voie imagerie télévision et qui réfléchit selon l'axe AG le rayonnement infrarouge de longueur d'onde supérieure à 0,9 micron destiné à l'imagerie infrarouge et à la télémétrie.La figure 4 montre l'ensemble des miroirs déviateurs utilisés, ces miroirs comportant outre le miroir MD5 déjà cité au centre du cardan une pluralité de miroirs plans M7, M8, M9 pour rabattre la direction du trajet optique vers le deuxième axe de rotation AS et aboutir en sortie sur un miroir fixe qui correspond au miroir dichroique MD3 de la figure 1. En ce qui concerne cet ensemble optique de déport d'image qui permet d'avoir des détecteurs fixes en aval du miroir
MD3, on pourra se reporter au brevet français 2 492 516 qui décrit ce genre de technique. Les éléments optiques ont été reportés sur la figure 5 avec le rabattement constitué par l'ensemble des miroirs
M7 M8 et M9.On a représenté plus en détail sur cette figure le montage bi-axe du miroir M4 pour effectuer les rattrapages des décalages angulaires en site et en gisement permettant d'illuminer correctement la cible. A cet effet, les mouvements selon deux axes perpendiculaires, un axe site et un axe gisement, sont déterminés par un circuit d'asservissement 11 qui reçoit les écarts site et gisement de la cible par rapport à l'axe optique de visée. Ces écarts
ES et EG sont mesurés par les circuits de traitement et d'écartométrie, par exemple ceux situés dans la voie d'imagerie infrarouge représentés en 12.Les données d'écart ES et EG sont comparées à celles de recopie du montage 13 d'orientation du miroir M4 sur les axes duquel sont placés des moteurs d'entraînement et des capteurs angulaires effectuant les relevés angulaires OS et QG correspondants.

Le cadre 21 qui supporte l'optique d'entrée MI M2 supporte également un dispositif gyroscopique pour mesurer les mouvements inertiels de ce cadre par rapport aux axes site AS et de pseudogisement AG. On peut avoir un montage gyroscopique accordé deux axes ou bien deux gyromètres intégrateurs sensibles, I'un au mouvement autour du site, I'autre au mouvement autour du pseudogisement. Les rotations autour de ces axes sont commandées par des moteurscouples disposés sur les cadres correspondants, chaque moteurcouple étant associé avec un capteur angulaire.

La voie imagerie télévision est portée également par le cadre 21, elle n'a pas été représentée par souci de simplification, elle comporte en aval de la lentille L15 le disque d'atténuation et de sélection spectrale 3, la lentille L16, le détecteur matriciel D2 avec son circuit de refroidissement, et éventuellement tout ou partie des circuits de traitement et d'écartométrie et de poursuite en aval du détecteur.

Le dôme 1 sera par exemple sphérique avec un centre de courbure qui coïncide avec le centre du cardan qui constitue le centre instantané de rotation de la plate-forme stabilisée.

Pour assurer une bonne stabilisation de la plate-forme, il faut utiliser un capteur gyroscopique sensible qui ne permet pas alors de commander de grandes vitesses angulaires à la plate-forme. Au cours d'une recherche rapide par rotation autour de l'axe AG de l'axe de visée Z, il est nécessaire de parcourir un grand champ en gisement qui peut être +600 et ceci nécessite des vitesses angulaires importantes de la plate-forme et une fréquence de balayage du champ en gisement incompatibles d'un fonctionnement correct des gyromètres. Pour assurer cette veille dans un grand champ, il faut donc prévoir un degré de liberté supplémentaire autour de l'axe AC pour les éléments comportant l'objectif d'entrée MI M2, la voie détectrice à 1,06 micron d'écartométrie laser et le miroir MD5 situé au centre du cardan.Ceci est obtenu par exemple par le dispositif représenté sur les figures 6 et 7. Le cadre 21 qui tourne autour de l'axe AG comporte une partie représentée plus en détail sur la figure 7 qui peut tourillonner autour de cet axe indépendamment de la rotation du cadre 21. Cette partie est constituée par un moteur d'entraînement 30 qui tourne à vitesse constante. Le moteur est fixé solidaire du cadre 21, son rotor entraîne par l'intermédiaire d'une poulie 31 une biellette 32 selon un montage bielle-manivelle. La biellette 32 est fixée par son autre extrémité à l'objectif d'entrée M1 M2 et lui imprime ainsi un mouvement d'oscillation périodique autour de l'axe AG avec une amplitude déterminée. Les éléments
MD4, MD5 et D1 étant montés solidaires de l'objectif MI, M2, ils sont entraînés également durant cette phase de veille et de recherche. II y a lieu de remarquer que durant ce mode opérationnel la voie imagerie télévision qui est solidaire du cadre 21 ne peut être utilisée. On distingue également sur le schéma de la figure 6 en bas le moteur couple 34 destiné à la rotation autour de l'axe AG et à la partie supérieure un capteur angulaire 35 permettant la recopie de position. Le capteur 35 peut être un synchro-resolver par exemple.

Lorsque le système de recherche rapide n'est pas utilisé, la partie oscillante doit être verrouillée dans une position de référence précise. Ceci peut être obtenu par exemple de la façon illustrée sur la figure 8. Le moteur de balayage 34 positionne approximativement la partie oscillante par rapport au cadre 21. Une pièce en coin 36 sollicitée par un ressort vient s'encastrer dans un logement prévu correspondant à la position de référence. Pour celà, un électroaimant 38 permet de dégager la pièce en coin 36 lors de la phase recherche. Lorsque cette phase est terminée l'électroaimant n'est plus alimenté et par rotation relative le pion vient s'engager dans son logement. La pièce en coin est solidaire du cadre 21 et le logement est effectué dans la partie oscillante, par exemple, dans une des pièces terminales 39 ou 40 (figure 6) coaxiales avec l'axe
AG.Pour assurer durant la phase de recherche rapide l'exploration en site, par exemple de +30 il est nécessaire également de faire varier le site. Ceci est réalisé en modifiant légèrement le site d'un incrément donné au cours de chaque période de balayage en gisement autour de l'axe AG. On obtient ainsi un balayage de recherche du champ total du type ligne par ligne bien connu.

La figure 9 représente une variante de réalisation du montage cardan suivant laquelle le miroir dichroïque MD5 n'est pas situé au centre instantané de rotation du cardan mais décalé par rapport à ce centre et le montage déviateur est modifié de façon à sortir la voie télévision parallèlement à l'axe Z et donc de dégager cette voie par rapport à cet axe. Cette variante permet d'effectuer la recherche frontale autonome pour toutes les voies optiques par rotation de la partie frontale autour d'un axe AR qui est parallèle à l'axe AC mais décalé par rapport à celuici.On a représenté sur la figure les éléments homologues de ceux de la figure 4 ; on voit que le miroir
M7 est remplacé par un miroir dichroïque MD6 qui laisse passer par transmission le visible et le très proche infrarouge destiné à la voie télévision et qui réfléchit l'infrarouge de plus grande longueur d'onde pour les voies de télémétrie et d'imagerie infrarouge. Les déviations optiques vers ces deux voies sont assurées comme précédemment par des miroirs M8 .U9 et MD3 ce dernier étant dichroïque et fixe et le miroir M9 étant cette foisci placé au centre instantané de rotation pour envoyer le faisceau de direction AG provenant du miroir 8 selon l'autre direction de rotation AS.Un miroir supplémentaire M10 est utilisé pour envoyer parallèlement à l'axe Z le rayonnement destiné à la voie télévision qui peut être disposée en aval du montage cardan. Le mouvement de recherche autour de l'axe
AR peut être réalisé de façon analogue à la description précédente à la différence près que l'axe de recherche AR et l'axe AG de pseudogisement sont parallèles et non confondus ; cette particularité impose une correction à faire si le dôme est sphérique et centré sur le centre instantané de rotation de la plate-forme. En effet, l'axe de rotation AR de recherche n'étant plus en coïncidence avec le centre instantané de rotation, une erreur de visée fonction du gisement est à compenser, par exemple, électroniquement.

Dans le cadre d'une mission air-air en autonome, la fonction d'écartométrie sur cible désignée par laser 1,06 micron n'est pas utilisée. Le pilote commande une veille autonome frontale en mettant en opération la stabilisation de la plate-forme et le balayage rapide de recherche. La stabilisation de la plate-forme est utilisée en inertiel sur l'axe pseudo-gisement et le mécanisme de balayage rapide effectue les mouvements de balayage rapide sur cet axe. La stabilisation de la plate-forme est utilisée en commande de vitesse sur l'axe site. Cette combinaison assure la stabilisation de la plate-forme, le balayage de recherche, et le fonctionnement de la voie d'imagerie infrarouge et de l'électronique associée. Lorsque cette voie détecte des points chauds, elle les localise angulairement et en effectue le pistage dans le temps.Ces pistes sont présentées au pilote qui peut, à volonté, arrêter la recherche et demander la poursuite du barycentre des cibles par exemple. Le mécanisme de balayage rapide est alors reverrouillé en position canonique et la stabilisation de plate-forme, commandée en vitesse à partir des écartométries infrarouges, assurant la poursuite du barycentre des cibles, ou d'une des cibles, ou d'un autre point caractéristique de la figure formée par les cibles. Au fur et à mesure du rapprochement, le pilote peut désigner une de ces cibles et en demander l'imagerie télévision pour identification. Pour cela, la stabilisation de la plateforme rallie le point cible désigné. L'imagerie télévision donne l'image au pilote avec un fort grossissement, dans un champ nettement plus petit qu'à celui nécessaire à la voie de détection et d'imagerie infrarouge.L'écartométrie est élaborée pour commander à la plate-forme stabilisée une poursuite. La localisation angulaire de la cible est également obtenue continuement dans le temps.

L'imagerie infrarouge continue à être en fonction et donne une écartométrie infrarouge qui permettra la commande du miroir de correction d'asservissement pour la télémétrie (figure 5). Le pilote peut aussi consulter cette image. La poursuite peut aussi être effectuée par la voie infrarouge s'il y a lieu, selon les conditions de visibilité météorologique. La télémétrie peut alors être mise en fonction grâce aux miroirs de correction commandés à partir des écartométries de la voie infrarouge, le faisceau laser émis se réfléchit sur la cible et revient sur le récepteur de télémétrie donnant ainsi des mesures de distance et de vitesse radiale relatives.

La localisation de la cible ainsi obtenue permet le calcul du domaine de tir, la mise en oeuvre d'autres capteurs de bord et des armes.

Dans le cadre d'une mission air-sol sur cible désignée par laser 1,06 micron, le laser est au sol ou aéroporté. Le pilote recherche la cible généralement dans une zone d'espace réduite. Pour celà, il peut s'aider soit de l'imagerie télévision, soit de l'imagerie infrarouge, en pointant la plate-forme stabilisée à la demande dans une direction donnée ou en effectuant autour de cette direction une recherche lente dans une zone d'espace déterminée. Dans ce cas, cette recherche sera effectuée par commande de vitesse de la plate-forme stabilisée en pseudo-gisement et en site, le mécanisme de balayage rapide restant verrouillé. Au cours de cette recherche la voie écartométrie 1,06 micron laser en fonctionnement assure la détection de la cible illuminée et prend en charge le ralliement de la plate-forme.

L'écartométrie élaborée par cette voie (détecteur à quatre quadrants et électronique associée) commande alors la poursuite de la cible et sa localisation continue est connue. La télémétrie à 10,6 microns est alors effectuée, elle peut être précise grâce à l'asservisssement fin du miroir M4. La mise en oeuvre des armes est alors possible ainsi que l'observation de l'image télévision ou de l'imagerie infrarouge par le pilote.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Système optronique aéroporté comportant : une optique réceptrice de focalisation supportée par un montage cardan gyrostabilisé pour produire l'orientation spatiale relative de l'axe optique de réception par rapport à un axe de référence lié au bâti supportant l'ensemble, une optique de déport d'image permettant de dévier ledit axe optique selon les deux axes de rotation perpendiculaires du cardan et obtenir un axe de sortie de direction fixe par rapport à ladite direction de référence, un premier dispositif détecteur positionné fixé sur cet axe de sortie et formant une première voie optique de détection d'image, le système étant caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième voie optique détectrice d'image (D2) laquelle est montée sur le cardan (21, 22) solidaire de l'optique réceptrice (2), une troisième voie optique (M4, 10) solidaire du bâti, et un premier moyen optique de filtrage spectral et de séparation de voies (MD3) interposé sur ledit axe de sortie (AS) pour produire lesdites première (fil3) et troisième voies.

2. Système selon la revendication I, caractérisé en ce que la première voie est une voie de détection d'image infrarouge comportant un détecteur à barrette (D3) et un dispositif de balayage d'image (4) pour déplacer l'image dans le plan détecteur, la deuxième voie est une voie de détection d'image télévision utilisant une matrice détectrice (D2), la troisième voie est une voie de télémétrie laser (10) comportant un émetteur laser (5), un récepteur (6) pour la détection (D4) et la mesure de télémétrie.

3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la voie d'imagerie infrarouge travaille dans une large bande englobant les bandes I, Il et III en utilisant une pluralité de barrettes (D3) et un dispositif de balayage circulaire (4), la voie d'imagerie télévision travaille soit dans le spectre visible (0,5 à 0,7 micron) soit dans le très proche infrarouge (0,7 à 0,9 micron) en utilisant un disque (3) d'atténuation et de filtrage spectral interposé sur le trajet optique correspondant, la voie de télémétrie laser travaille à 10,6 microns et fournit à la fois des mesures de distance et de dérive Doppler.

4. Système selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la voie de télémétrie laser utilise un miroir (M4) incliné sur l'axe optique parvenant au télémètre (10) et qui est monté sur une suspension biaxe (13) commandée à partir des données d'écartométrie (ES, EG) données par exploitation (12) de signaux détectés par la voie d'imagerie infrarouge ou par la voie d'imagerie télévision, pour rattraper les écarts instantanés présentés entre la cible sélectionnée et l'axe optique de réception (Z) et par voie de conséquence, préserver l'illumination de la cible par ledit émetteur laser.

5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de recherche rapide permettant d'explorer un grand champ par balayage spectral périodique de l'axe optique de réception (Z) indépendamment des rotations du montage cardan.

6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de recherche rapide produisent ladite rotation périodique en entraînant l'optique réceptrice (L), et une partie (du5) de l'optique de déport d'image autour d'un axe correspondant ou parallèle à l'axe mécanique (AG) de rotation du cadre du montage cardan sur lequel cette optique est montée, ces moyens produisant en outre le verrouillage du cardan dans une position de référence durant la recherche.

7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'optique de déport d'image comporte un ensemble de miroirs réfléchissants et de miroirs dichroiques pour produire les déviations de trajets optiques et les séparations de voies par filtrage spectral conduisant à l'obtention des différentes voies optiques.

8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une quatrième voie optique également montée sur le cardan solidaire de l'optique réceptrice, cette quatrième voie utilisant un détecteur quatre quadrants (D1) pour détecter un rayonnement à 1,06 micron réfléchi par une cible observée et illuminée par un laser annexe émettant sur cette longueur d'onde, et pour établir les données d'écartométrie correspondantes.

9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, utilisé pour assurer les fonctions de recherche, d'acquisition, de poursuite et d'identification de cibles dans le cadre de missions

AIR-AIR.

10. Système selon la revendication 8, utlisé pour assurer les fonctions de recherche, d'acquisition, de poursuite et d'identification de cibles dans le cadre de missions AIR-SOL.