FR2743149A1

FR2743149A1 - Bistatic sonar system for naval vessels for locating mines on sea bed

Info

Publication number: FR2743149A1
Application number: FR9515639A
Authority: FR
Inventors: Georges Grall
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1997-07-04
Anticipated expiration: 2015-12-28
Also published as: FR2743149B1

Abstract

The sonar system has an underwater vehicle (101) which travels in front of a main vessel (102). The underwater vehicle has two side mounted antennas (105,104) which transmit sonar signals to the left and right of the underwater vehicle. The main vessel has a receiving antenna (110) collecting returned echoes, and frequency filtering (112,113) to discriminate the echoes.

Description

SYSTEME SONAR BISTATIQUE. BISTATIC SONAR SYSTEM.

La présente invention se rapporte aux systèmes sonars bistatiques dans lesquels on utilise un système d'émission séparé du système de réception. Ces systèmes sont particulièrement utilisés avec des véhicules marins différents, I'un qui comporte le système d'émission et l'autre qui comporte le système de réception, afin de pouvoir séparer ceux-ci d'une distance beaucoup plus grande que la longueur du plus grand des bâtiments porteurs, Ceci permet également le cas échéant de sacrifier l'un des véhicules porteur, le plus petit et le moins cher de préférence. Un pareil système est particulièrement indiqué pour pouvoir repérer les objets situés sur le fond de la mer, notamment les mines sous-marines. The present invention relates to bistatic sonar systems in which a transmission system separate from the reception system is used. These systems are particularly used with different marine vehicles, one which comprises the transmission system and the other which comprises the reception system, in order to be able to separate these by a distance much greater than the length of the larger of the load-bearing buildings, This also makes it possible, if necessary, to sacrifice one of the load-bearing vehicles, preferably the smallest and the cheapest. Such a system is particularly suitable for being able to locate objects located on the bottom of the sea, in particular underwater mines.

Il est connu du brevet US n" 4 561 076, un système de sonar bistatique dans lequel un véhicule sous-marin de petites dimensions navigue à l'avant et sur le côté d'un bateau de plus grandes dimensions en étant relié à celui-ci par un fil. Ce véhicule émet latéralement un faisceau sonar fin dont les échos sont reçus par une antenne multi-lobes situées dans l'étrave du bâtiment conducteur. Le câble reliant le véhicule sous-marin au bâtiment conducteur permet de transmettre au véhicule des informations de navigation, et éventuellement de réglage du sonar d'émission, et inversement de transmettre vers le bâtiment conducteur des informations concernant les signaux sonar émis, en particulier l'instant d'émission. It is known from US Pat. No. 4,561,076, a bistatic sonar system in which a small underwater vehicle sails forward and to the side of a larger boat by being connected to it this by a wire. This vehicle emits a fine sonar beam laterally, the echoes of which are received by a multi-lobe antenna located in the bow of the driver's building. The cable connecting the underwater vehicle to the driver's building makes it possible to transmit to the vehicle navigation information, and possibly adjustment of the transmission sonar, and conversely to transmit to the driver's building information concerning the sonar signals transmitted, in particular the time of transmission.

La liaison filaire entre le véhicule et le bâtiment présente des complications et des coûts évidents, tant pour la fabrication que pour l'exploitation. Par ailleurs l'utilisation d'une antenne multi-lobes est compliquée et l'obligation de faire naviguer le véhicule sur une trajectoire située sur le côté du bateau amène des difficultés opérationnelles. The wire connection between the vehicle and the building presents obvious complications and costs, both for manufacturing and for operation. Furthermore, the use of a multi-lobe antenna is complicated and the obligation to make the vehicle navigate on a trajectory situated on the side of the boat brings operational difficulties.

La demanderesse a décrit et revendiqué dans une demande de brevet français n" 91 08608 déposée le 9 juillet 1991 et délivrée le 24 septembre 1993 sous le n" 2 679 040 un système dans lequel un véhicule sous-marin autonome navigue à l'avant d'un bateau principal selon une trajectoire recoupant celle du bateau. Ce véhicule comporte un sonar d'émission multi-voies frontal dont les échos sont reçus par un sonar de réception situé sur le bateau à l'aide d'une antenne formant un lobe de réception large orientable. The Applicant has described and claimed in a French patent application No. 91 08608 filed on July 9, 1991 and issued on September 24, 1993 under the number "2,679,040 a system in which an autonomous underwater vehicle sails in front of '' a main boat along a trajectory intersecting that of the boat. This vehicle comprises a front multi-channel transmission sonar, the echoes of which are received by a reception sonar situated on the boat using an antenna forming a wide swiveling reception lobe.

Ce système présente l'inconvénient d'obliger à placer un sonar d'émission multi-voies, chaque émission étant codée, donc cher et compliqué, dans le véhicule autonome et nécessite de connaître les positions relatives entre le véhicule et le bateau à l'aide de moyens distincts, eux-mêmes difficiles à mettre en oeuvre. En outre il faut pouvoir contrôler au moins de manière approchée la trajectoire du véhicule autonome, ce qui n'est pas facile. This system has the drawback of requiring the placement of a multi-channel transmission sonar, each transmission being coded, therefore expensive and complicated, in the autonomous vehicle and requires knowing the relative positions between the vehicle and the boat at the using separate means, which are themselves difficult to implement. In addition, it is necessary to be able to control at least approximately the trajectory of the autonomous vehicle, which is not easy.

Pour pallier ces inconvénients, I'invention propose un système sonar bistatique pour la visualisation de l'espace sous-marin du type comprenant un véhicule sous-marin muni d'au moins un émetteur sonar, et un bâtiment naval principal naviguant à l'arrière du véhicule sous-marin pour recevoir directement les échos des signaux émis par cet émetteur sonar, ce véhicule sous-marin naviguant devant le bâtiment naval sensiblement dans la direction de la ligne de foi de celui-ci sans utiliser de moyens de liaison filaire avec ce bâtiment, principalement caractérisé en ce que les moyens d'émission sonar du véhicule comprennent au moins deux antennes destinés à insonifier le milieu marin à droite et à gauche de l'axe longitudinal de ce véhicule à la manière d'un sonar latéral en émettant des signaux séparables entre la gauche et la droite à la réception, et en ce que le bâtiment naval comporte une antenne de réception frontale permettant de former une voie unique de réception dirigée selon l'axe de la ligne de foi du bâtiment, et qu'il comporte en outre des moyens pour séparer les échos correspondant. To overcome these drawbacks, the invention proposes a bistatic sonar system for viewing the underwater space of the type comprising an underwater vehicle provided with at least one sonar transmitter, and a main naval vessel sailing aft of the underwater vehicle to directly receive the echoes of the signals emitted by this sonar transmitter, this underwater vehicle navigating in front of the naval vessel substantially in the direction of the main line thereof without using wired connection means with this vessel, mainly characterized in that the vehicle's sonar transmission means comprise at least two antennas intended to insonate the marine environment to the right and to the left of the longitudinal axis of this vehicle in the manner of a lateral sonar by emitting separable signals between the left and the right at the reception, and in that the naval vessel includes a front receiving antenna making it possible to form a single channel d e reception directed along the axis of the main line of the building, and that it further comprises means for separating the corresponding echoes.

Selon une autre caractéristique, les moyens permettant de séparer les échos correspondant fonctionnent par filtrage de ces fréquences. According to another characteristic, the means making it possible to separate the corresponding echoes operate by filtering these frequencies.

Selon une autre caractéristique, pour guider le véhicule à partir du bâtiment, on utilise un émetteur acoustique dirigé vers le véhicule pour transmettre à celui-ci des signaux de guidage, et le véhicule comprend un réflecteur acoustique pour renvoyer ces signaux de guidage vers le bâtiment afin de permettre à celui-ci de localiser ce véhicule. According to another characteristic, to guide the vehicle from the building, an acoustic transmitter directed towards the vehicle is used to transmit guidance signals to the latter, and the vehicle includes an acoustic reflector for returning these guidance signals to the building in order to allow the latter to locate this vehicle.

Selon une autre caractéristique, pour guider le véhicule à partir du bâtiment, ce bâtiment comprend un réflecteur acoustique dirigé vers
I'avant et le véhicule un émetteur acoustique dirigé vers l'arrière et un récepteur d'écartométrie lui-même dirigé vers l'arrière pour recevoir les signaux réfléchis par le bâtiment à partir des signaux émis par le véhicule et commander le recalage du véhicule sur la ligne de foi du bâtiment.According to another characteristic, to guide the vehicle from the building, this building includes an acoustic reflector directed towards
The front and the vehicle an acoustic transmitter directed towards the rear and a deviation meter itself directed towards the rear to receive the signals reflected by the building from the signals emitted by the vehicle and to control the registration of the vehicle on the building's main line.

Selon une autre caractéristique, le bâtiment naval est un sousmarin et les émetteurs acoustiques du véhicule sont prévus pour que celui puisse naviguer à une distance de sécurité suffisante à l'avant du sousmarin en effectuant uniquement une détection des obstacles dans une zone de sécurité qui l'entoure. According to another characteristic, the naval vessel is a submarine and the acoustic transmitters of the vehicle are provided so that it can navigate at a sufficient safety distance in front of the submarine by only carrying out obstacle detection in a safety zone which l 'surrounded.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent:
- la figure 1, une vue schématique en plan du véhicule sous-marin et du bateau principal ainsi que des lobes des signaux émis et reçus;
- la figure 2, une vue schématique de côté de ces mêmes moyens; et
- la figure 3, une vue schématique en coupe d'une variante du véhicule utilisée pour guider un sous-marin.Other features and advantages of the invention will appear clearly in the following description given by way of nonlimiting example with reference to the appended figures which represent:
- Figure 1, a schematic plan view of the underwater vehicle and the main boat as well as the lobes of the signals transmitted and received;
- Figure 2, a schematic side view of these same means; and
- Figure 3, a schematic sectional view of a variant of the vehicle used to guide a submarine.

Sur la figure 1, un véhicule sous marin autonome 101 navigue à une distance D à l'avant et sur la ligne de foi axe de la trajectoire d'un bateau principal 102 destiné à exploiter les mesures et les images délivrés par le système. In FIG. 1, an autonomous underwater vehicle 101 navigates at a distance D at the front and on the center line of the trajectory of a main boat 102 intended to use the measurements and the images delivered by the system.

Les moyens permettant la navigation du véhicule 101 seront décrits plus loin dans le texte. The means for navigation of the vehicle 101 will be described later in the text.

Ce véhicule comprend un émetteur sonar 103 qui permet d'émettre par l'intermédiaire de deux antennes latérales 104 et 105 des faisceaux sonar 106 et 107 formant deux lobes étroits perpendiculaires à la trajectoire du véhicule et inclinés vers le fond. Ces faisceaux sonar d'émission sont à deux fréquences distinctes fl à babord et f2 à tribord. This vehicle comprises a sonar transmitter 103 which makes it possible to transmit via two lateral antennas 104 and 105 sonar beams 106 and 107 forming two narrow lobes perpendicular to the trajectory of the vehicle and inclined towards the bottom. These transmission sonar beams are at two distinct frequencies fl to port and f2 to starboard.

Compte tenu de ces caractéristiques, en particulier de l'altitude du véhicule par rapport au fond sous marin et de l'inclinaison des faisceaux sonars, les signaux émis viennent insonifier le fond sous marin tout d'abord en dessous et sensiblement à l'aplomb du véhicule. Les points d'impacts, représentés sur la figure par les petits segments 108 et 109 viennent ensuite balayer le fond sous marin selon deux segments correspondants à
I'intersection des faisceaux 106 et 107 avec le fond. Compte tenu de l'avancement du véhicule ces segments sont en fait légèrement courbés mais pour le besoin du raisonnement on les a représentés selon des segments de droite, ce qui est justifié compte tenu de la faible vitesse d'avancement et de la largeur des lobes. Le cas échéant, on pourrait tenir compte de cette courbure dans le traitement des signaux, d'une manière connue.Given these characteristics, in particular the altitude of the vehicle with respect to the seabed and the inclination of the sonar beams, the signals emitted sound the seabed first below and substantially below of the vehicle. The impact points, represented in the figure by the small segments 108 and 109 then come to sweep the seabed according to two segments corresponding to
The intersection of the beams 106 and 107 with the background. Taking into account the advancement of the vehicle these segments are in fact slightly curved but for the sake of reasoning they have been represented according to straight line segments, which is justified taking into account the low forward speed and the width of the lobes . If necessary, this curvature could be taken into account in signal processing, in a known manner.

Compte tenu des différentes caractéristiques du système, en particulier de la puissance et de la fréquence d'émission et du gain de réception, on peut définir une portée utile P pour laquelle le signal de réception est exploitable dans la plupart des circonstances . Au delà de cette portée utile les échos du signal sonore sur le fond existent toujours mais ne peuvent plus être exploités de manière suffisamment fiable. Dans ces conditions les signaux sonores émis par le véhicule sous-marin sont émis avec un intervalle de récurrence Tr qui correspond à une distance Pr =
C x Tr (C = vitesse du son dans l'eau) qui est supérieure à P de telle manière qu'il n'y ait pas dans la portée utile d'échos provenant de deux récurrences successives.Taking into account the various characteristics of the system, in particular the power and the frequency of emission and the gain of reception, one can define a useful range P for which the reception signal can be used in most circumstances. Beyond this useful range, the echoes of the sound signal on the background still exist but can no longer be operated with sufficient reliability. Under these conditions, the sound signals emitted by the underwater vehicle are emitted with a recurrence interval Tr which corresponds to a distance Pr =
C x Tr (C = speed of sound in water) which is greater than P in such a way that there is no echo in the useful range from two successive recurrences.

Le bateau principal 102 comporte un système de réception muni d'une antenne 110 déterminant un lobe d'écoute 111 dirigé vers l'avant du bateau. La largeur de ce lobe d'écoute est telle qu'il permet de recevoir les échos provenant du fond sous-marin dans la portée utile P de part et d'autre de l'axe commun au véhicule et au bateau et qu'il permet de rejeter avec une atténuation suffisante, -20 décibels par exemple, les échos correspondant éventuellement à des récurrences antérieures et provenant donc du fond sous-marin situé au delà de la distance Pr de part et d'autre de cet axe. The main boat 102 comprises a reception system provided with an antenna 110 determining a listening lobe 111 directed towards the front of the boat. The width of this listening lobe is such that it makes it possible to receive the echoes coming from the seabed in the useful range P on either side of the axis common to the vehicle and to the boat and that it allows to reject with sufficient attenuation, -20 decibels for example, the echoes possibly corresponding to previous recurrences and therefore coming from the seabed located beyond the distance Pr on either side of this axis.

L'antenne 110 reçoit donc les échos aux fréquences f1 et f2. The antenna 110 therefore receives the echoes at frequencies f1 and f2.

Ceux-ci sont séparés dans le système de réception formé par exemple de deux récepteurs 112 et 113 accordés sur f1 et f2. Ces récepteurs délivrent donc respectivement des signaux bâbords et des signaux tribords correspondant aux signaux reçus à bâbord et à tribord de l'axe commun au véhicule et au bateau. Compte tenu de la faible largeur des lobes 106 et 107, la localisation de l'endroit d'émission de ces signaux sur le fond sousmarin est obtenu par l'instant d'arrivée sur l'antenne 110. Les faisceaux 106 et 107 balayant le fond sous-marin au fur et à mesure que le véhicule 101 et le bateau 102 avancent de conserve, il est donc facile de reconstituer par des moyens connus une imagerie de ce fond sous-marin.These are separated in the reception system formed for example by two receivers 112 and 113 tuned to f1 and f2. These receivers therefore respectively deliver port signals and starboard signals corresponding to the signals received on port and starboard of the axis common to the vehicle and the boat. Given the small width of lobes 106 and 107, the location of the place of transmission of these signals on the seabed is obtained by the instant of arrival on the antenna 110. The beams 106 and 107 scanning the underwater as the vehicle 101 and the boat 102 advance in a canned fashion, it is therefore easy to reconstruct, by known means, imagery of this underwater background.

Pour augmenter les performances du système il est utile, comme représenté sur la figure 2, d'orienter l'axe du lobe 111 vers la trace des faisceaux 106 et 107 sur le fond sous-marin 114, en limitant l'ouverture de ce lobe à une valeur OS permettant d'encadrer l'ouverture 8Y de cette trace en fonction de la vitesse d'avance du bateau, qui correspond à une variation
AD de la distance D. Ceci permet en particulier de limiter les trajets multiples, lesquels proviennent essentiellement des réflexions sur la surface 115 de la mer.To increase the performance of the system, it is useful, as shown in FIG. 2, to orient the axis of the lobe 111 towards the trace of the beams 106 and 107 on the seabed 114, limiting the opening of this lobe to a value OS allowing to frame the opening 8Y of this trace as a function of the speed of advance of the boat, which corresponds to a variation
AD of the distance D. This makes it possible in particular to limit the multiple paths, which essentially come from reflections on the surface 115 of the sea.

On peut calculer que pour une ouverture 8Y de I m et une récurrence de 0,33 seconde la vitesse maximale du système pour ne pas avoir de confusion dans les signaux de réception est de sensiblement 6 noeuds, ce qui correspond tout à fait aux valeurs couramment utilisées pour l'exploitation d'un tel système. It can be calculated that for an opening 8Y of I m and a recurrence of 0.33 seconds the maximum speed of the system so as not to have confusion in the reception signals is approximately 6 knots, which corresponds completely to the values commonly used for the operation of such a system.

Le système ainsi décrit étant à géométrie déformable, on pourrait craindre que la distorsion des images entraînées par cette géométrie puisse entraîner une confusion entre deux cellules adjacentes, lesquelles correspondent de manière connue à la résolution permise par la durée des impulsions émises. En fait le calcul montre que ce risque est tout à fait négligeable. The system thus described being of deformable geometry, it could be feared that the distortion of the images entrained by this geometry could cause confusion between two adjacent cells, which correspond in known manner to the resolution allowed by the duration of the pulses emitted. In fact the calculation shows that this risk is completely negligible.

II est également utile de comparer les performances en ce qui concerne la dynamique des signaux d'un tel système bistatique à celles d'un système monostatique, c'est à dire d'un système ou l'émission sonar est faite à bord du bateau principal lui-même. Le calcul en prenant P=500 mètres et
D= 500 mètres montre qu'on obtient un gain en dynamique en faveur du système bistatique de 23 décibels en ce qui concerne le niveau des échos, et de 44 décibels en ce qui concerne le niveau de réverbération, ce qui est tout à fait considérable.It is also useful to compare the performances with regard to the dynamics of the signals of such a bistatic system to those of a monostatic system, that is to say of a system where the sonar emission is made on board the boat. principal himself. The calculation by taking P = 500 meters and
D = 500 meters shows that a dynamic gain is obtained in favor of the bistatic system of 23 decibels with regard to the level of echoes, and 44 decibels with regard to the level of reverberation, which is quite considerable .

Le système ainsi décrit suppose que la trajectoire commune au véhicule et au bateau principal est celle souhaitée, ce qui ne pose pas de difficultés à priori en ce qui concerne le bateau qui est directement barré par l'équipage, mais est plus difficile à obtenir pour le véhicule sous-marin, qui est autonome. The system thus described assumes that the trajectory common to the vehicle and to the main boat is that desired, which does not pose a priori difficulties as regards the boat which is directly steered by the crew, but is more difficult to obtain for the underwater vehicle, which is autonomous.

Une première solution consiste à utiliser des signaux émis par le véhicule et reçus par le bateau pour diriger le bateau de manière à ce qu'il suive la trajectoire du véhicule. Ceci peut se faire facilement de manière connue en utilisant par exemple une technique monopulse permettant de former un lobe présentant un zéro de directivité sur l'axe du bateau et à corriger la direction de celui-ci de manière à maintenir ce zéro sur les signaux reçus. Comme ces échos proviennent des réflexions sur le fond sous-marin et s'étendent donc de chaque côté du véhicule sur la distance P, on sera conduit à traiter le signal en réception de manière à se limiter aux signaux correspondants au début de la récurrence.Si toutefois le volume des signaux obtenus dans ce créneau temporel était trop faible on pourrait alors munir le véhicule sous-marin 101 d'une antenne acoustique dirigée vers l'arrière. et pouvant être soit alimentée directement par l'émetteur 103 avec un niveau suffisamment faible pour ne pas aveugler le récepteur à bord du bateau principal 102, soit utiliser le petit émetteur spécifique de type connu sous le nom anglo-saxon "PINGER" . A first solution consists in using signals emitted by the vehicle and received by the boat to steer the boat so that it follows the trajectory of the vehicle. This can be easily done in a known manner using for example a monopulse technique making it possible to form a lobe having a directivity zero on the axis of the boat and to correct the direction of the latter so as to maintain this zero on the received signals. . As these echoes come from reflections on the seabed and therefore extend on each side of the vehicle over the distance P, we will have to process the signal on reception so as to be limited to the corresponding signals at the start of the recurrence. If, however, the volume of the signals obtained in this time slot was too low, then the underwater vehicle 101 could be provided with an acoustic antenna directed towards the rear. and can either be supplied directly by the transmitter 103 with a level low enough not to blind the receiver on board the main boat 102, or use the small specific transmitter of the type known by the Anglo-Saxon name "PINGER".

La navigation du bateau étant ainsi asservie sur celle du véhicule sous-marin, il est nécessaire que celui-ci suive la bonne trajectoire. Dans ce but on peut par exemple programmer à l'avance cette trajectoire en l'enregistrant dans une mémoire adéquate permettant d'agir sur les gouvernes du véhicule en fonction des indications d'un système de navigation contenu dans ce véhicule. Une autre solution consiste à émettre depuis le bateau vers le véhicule des signaux acoustiques permettant de modifier la trajectoire de ce dernier à volonté. Compte tenu de la faible vitesse de l'ensemble et de la stabilité du véhicule, on peut se permettre d'effectuer une transmission n'apportant que les corrections de trajectoire à des instants relativement brefs et distants, ce qui assure une discrétion suffisante, tout au moins dans la cas d'un bateau de surface. The navigation of the boat being thus controlled on that of the underwater vehicle, it is necessary that this one follows the good trajectory. For this purpose, it is possible, for example, to program this trajectory in advance by recording it in an adequate memory making it possible to act on the control surfaces of the vehicle according to the indications of a navigation system contained in this vehicle. Another solution consists in transmitting from the boat to the vehicle acoustic signals making it possible to modify the trajectory of the latter at will. Given the low speed of the assembly and the stability of the vehicle, we can afford to make a transmission providing only trajectory corrections at relatively short and distant moments, which ensures sufficient discretion, while at least in the case of a surface boat.

II faut également connaître la distance entre le véhicule et le bateau pour pouvoir effectuer le traitement correct des signaux et maintenir cette distance aussi constante que possible. Pour cela on peut par exemple utiliser des horloges synchrones portées par le véhicule et le bateau. Il existe actuellement des modèles d'horloges suffisamment stables sous une petite taille et un faible cout. It is also necessary to know the distance between the vehicle and the boat in order to be able to correctly process the signals and to keep this distance as constant as possible. For this one can for example use synchronous clocks carried by the vehicle and the boat. There are currently models of clocks sufficiently stable under a small size and a low cost.

Une autre solution consiste à installer un émetteur spécialisé sur le bateau principal 102, qui émet un lobe relativement étroit selon l'axe de ce bateau. Un récepteur, du type monopulse par exemple, installé sur le véhicule 103 permet de déterminer l'écart du bateau par rapport à l'axe du véhicule et d'agir en conséquence sur les gouvernes de celuici pour le replacer sur cet axe. De cette manière, en faisant évoluer le bateau le véhicule suivra automatiquement ces évolutions. Le problème de la mesure et du respect de la distance est là aussi résolu en utilisant des horloges synchrones dans le véhicule et dans le bateau. Another solution consists in installing a specialized transmitter on the main boat 102, which emits a relatively narrow lobe along the axis of this boat. A receiver, of the monopulse type for example, installed on the vehicle 103 makes it possible to determine the distance of the boat with respect to the axis of the vehicle and to act accordingly on the control surfaces thereof to replace it on this axis. In this way, by making the boat evolve, the vehicle will automatically follow these evolutions. The problem of measuring and respecting the distance is also solved by using synchronous clocks in the vehicle and in the boat.

Pour s'affranchir de l'utilisation d'horloges synchrones, on peut utiliser par exemple un réflecteur placé sur l'arrière du véhicule 103 et qui permet de renvoyer vers le bateau des signaux émis par ce dernier. La distance est alors déterminée par la durée de l'aller et retour de ces signaux. To dispense with the use of synchronous clocks, it is possible, for example, to use a reflector placed on the rear of the vehicle 103 and which makes it possible to send signals sent by the latter back to the boat. The distance is then determined by the duration of the round trip of these signals.

Pour résoudre alors le problème de la direction du véhicule, le plus simple est de coder ces signaux, puisqu'ils existent, avec des instructions de commande des gouvernes et de la vitesse du véhicule.The easiest way to solve the problem of vehicle steering is to code these signals, since they exist, with instructions for controlling the control surfaces and the speed of the vehicle.

Si cette troisième solution permet de se dispenser d'utiliser des horloges synchrones, elle présente, comme la deuxième, I'inconvénient d'utiliser un émetteur sur le bateau, ce qui permet le repérage de celui -ci. If this third solution makes it possible to dispense with the use of synchronous clocks, it has, like the second, the disadvantage of using a transmitter on the boat, which makes it possible to locate the latter.

Si cela n'est pas trop gênant dans le cas d'un bâtiment de surface, cette solution est contre-indiquée dans le cas d'un sous-marin, comme cela va être décrit plus loin.If this is not too troublesome in the case of a surface vessel, this solution is contraindicated in the case of a submarine, as will be described later.

Une dernière solution, permettant aussi bien de se passer d'horloge synchrone que de maintenir la discrétion du bâtiment principal, consiste à munir le véhicule 103 d'un émetteur relativement directif dirigé vers l'arrière, du type PINGER par exemple, et à placer sur l'avant du bateau 102 un réflecteur lui-même relativement directif. Dans ces conditions le signal émis par le véhicule vers l'arrière est réfléchi par le bateau vers l'avant et retourne vers le véhicule en insonifiant un espace suffisamment large autour de celui-ci pour qu'il ne risque pas d'en sortir entre les périodes de récurrence de ce signal. A final solution, making it possible to dispense with a synchronous clock as well as maintaining the discretion of the main building, consists in providing the vehicle 103 with a relatively directive transmitter directed towards the rear, of the PINGER type for example, and in placing on the front of the boat 102 a reflector which is itself relatively directive. Under these conditions the signal emitted by the vehicle towards the rear is reflected by the boat towards the front and returns towards the vehicle by insonifying a sufficiently large space around it so that there is no risk of leaving it between the periods of recurrence of this signal.

Le véhicule 103 est alors muni d'un système de réception qui permet, d'une part de déterminer la distance entre lui-même et le bateau par la mesure de la durée du trajet aller-retour, et d'autre part de déterminer la position du bateau par rapport à l'axe du véhicule. Pour cela on peut utiliser comme décrit dans la première variante, un système du type monopulse. The vehicle 103 is then provided with a reception system which makes it possible, on the one hand to determine the distance between itself and the boat by measuring the duration of the round trip, and on the other hand to determine the position of the boat relative to the center line of the vehicle. For this, a system of the monopulse type can be used as described in the first variant.

A partir des indications de ce systéme de réception, le véhicule 103 pourra alors déterminer les corrections à apporter à sa trajectoire pour se remettre sur l'axe du bateau en actionnant ces propres gouvemes. Ceci permet alors de diriger ce véhicule depuis le bateau simplement en modifiant la trajectoire de celui-ci, cette trajectoire étant alors automatiquement rattrapée par le véhicule. Ce mode de direction du véhicule est particulièrement discret, par ce que l'on peut aussi bien réduire le niveau d'écho que la largeur du lobe de réflexion aux minima nécessaires pour ne pas perdre le véhicule.On peut d'ailleurs remarquer que si le véhicule vient à sortir des limites du faisceau de réflexion, il est toujours possible de réorienter le bateau dans la bonne direction pour rétablir la liaison d'asservissement sur la trajectoire, puisque le bateau continue en principe toujours à recevoir les signaux correspondant à la cartographie du sol émis par le système principal du véhicule 103. From the indications of this reception system, the vehicle 103 will then be able to determine the corrections to be made to its trajectory in order to get back on the axis of the boat by actuating its own gouvemes. This then makes it possible to steer this vehicle from the boat simply by modifying the trajectory thereof, this trajectory then being automatically caught up by the vehicle. This vehicle steering mode is particularly discreet, because it is possible to reduce the echo level as well as the width of the reflection lobe to the minimum necessary so as not to lose the vehicle. the vehicle comes out of the limits of the reflection beam, it is always possible to redirect the boat in the right direction to re-establish the servo link on the trajectory, since the boat in principle always continues to receive the signals corresponding to the mapping from the ground emitted by the main vehicle system 103.

Ce dernier mode de réalisation est particulièrement intéressant dans une application particulière du système selon l'invention au guidage des sous-marins. This latter embodiment is particularly advantageous in a particular application of the system according to the invention for guiding submarines.

On sait en effet que les sous-marins actuels naviguent à l'immersion la plus grande, le plus longtemps possible et avec la vitesse la plus grande possible, pour ne pas se faire repérer. Dans ces conditions il est très important pour l'équipage du sous-marin de connaître les obstacles qui se trouvent devant afin de pouvoir naviguer sans risque de collision avec le relief du fond sous-marin. We know that current submarines sail at the highest immersion, as long as possible and with the highest possible speed, so as not to be spotted. In these conditions it is very important for the crew of the submarine to know the obstacles which are in front in order to be able to navigate without risk of collision with the relief of the seabed.

L'utilisation des sonars du sous-marin pour détecter ces obstacles est tout à fait possible, mais elle va bien entendu directement à l'encontre de la discrétion nécessaire pour que le sous marin ne se fasse pas repérer. Using the submarine's sonars to detect these obstacles is entirely possible, but it goes of course directly against the discretion necessary so that the submarine does not get spotted.

L'invention propose donc d'utiliser un véhicule sous-marin autonome naviguant devant le sous-marin sur la même trajectoire que celuici et de préférence avec une immersion légèrement plus grande variable en fonction des circonstances, de l'ordre de quelques dizaines de mètres . Ce véhicule est du même type que celui décrit ci-dessus, sauf que les sonars qu'il embarque sont prévus pour lui permettre de fonctionner à une vitesse nettement plus grande que celle citée plus haut. Pour cela les fréquences et les périodes de récurrence de ces sonars latéraux seront choisies pour être compatibles avec la vitesse maximale nécessaire, qui dépend de la vitesse maximale souhaitée pour le sous-marin.On est donc amené à sacrifier dans ces conditions certaines performances sur la cartographie proprement dite, mais ceci est de peu d'importance puisqu'en fait il s'agit essentiellement de détecter les obstacles susceptibles d'être dangereux pour le sous-marin, sans prétendre obtenir une image autre que grossière de ces obstacles. The invention therefore proposes to use an autonomous underwater vehicle sailing in front of the submarine on the same trajectory as that and preferably with a slightly larger immersion variable according to the circumstances, of the order of a few tens of meters . This vehicle is of the same type as that described above, except that the sonars it carries are provided to allow it to operate at a speed significantly greater than that mentioned above. For this, the frequencies and the periods of recurrence of these lateral sonars will be chosen to be compatible with the maximum speed required, which depends on the maximum speed desired for the submarine. We are therefore led to sacrifice in these conditions certain performances on the proper cartography, but this is of little importance since in fact it is essentially a question of detecting the obstacles likely to be dangerous for the submarine, without claiming to obtain an image other than a rough one of these obstacles.

Dans ces conditions, le sous-marin suit à la trace le véhicule qui le précède et le guidage de ce véhicule se fera à partir du sous marin par l'une des méthodes vues plus haut, en utilisant de préférence celle dans laquelle le sous-marin est muni à l'avant d'un réflecteur permettant de réfléchir vers le véhicule les signaux de guidage émis par celui-ci. Le rôle de ce véhicule est donc de couvrir une zone de sécurité autour de lui, prenant grossièrement la forme d'un tube, dans laquelle le sous-marin pourra naviguer en toute sécurité. Under these conditions, the submarine tracks the vehicle ahead and the guidance of this vehicle will be from the submarine by one of the methods seen above, preferably using that in which the submarine the sailor is provided with a reflector at the front which makes it possible to reflect towards the vehicle the guidance signals emitted by the latter. The role of this vehicle is therefore to cover a safety zone around it, roughly taking the form of a tube, in which the submarine can navigate safely.

II est clair que le fonctionnement de ce dispositif repose sur l'hypothèse que le fond sous-marin ne présente pas de variations à la fois abruptes et de grande importance. Dans cette hypothèse la réception et le traitement des signaux des sonars latéraux du véhicule "traceur " à bord du sous-marin permettent de déterminer suffisamment à temps les variations de relief dangereuse pour le sous-marin, de telle manière que les modifications de trajectoire de celui, transmises au véhicule par les moyens prévus, permettent à ce dernier d'échapper lui aussi aux obstacles qu'il a "éclairé" et qui ont été détectés à bord du sous-marin.Dans un cas extrême ou cela ne sera pas possible et où le véhicule viendra percuter un tel obstacle, il sera détruit et la distance maintenue entre lui-même et le sous-marin permettra à ce dernier de stopper suffisamment rapidement etlou d'effectuer une manoeuvre d'évitement en catastrophe, par exemple en actionnant alors ses propres sonars, pour éviter d'être lui-même détruit. II n'y a aucune comparaison entre la complexité et le coût d'un tel véhicule et ceux d'un sous-marin et il est tout à fait possible d'embarquer à bord du sous marin un certain nombre de véhicules de ce type, destinés à être sacrifiés le cas échéant. Ces véhicules pourront prendre la forme d'une torpille de manière à être lancés en plongée à partir des tubes lance -torpille du sous-marin. It is clear that the operation of this device is based on the assumption that the seabed does not have variations that are both abrupt and of great importance. In this hypothesis, the reception and processing of the signals from the side sonars of the "tracer" vehicle on board the submarine make it possible to determine in sufficient time the variations in terrain which are dangerous for the submarine, so that the trajectory modifications of that, transmitted to the vehicle by the means provided, allow the latter also to escape from the obstacles which it has "lit" and which have been detected on board the submarine. In an extreme case or this will not be possible and where the vehicle will strike such an obstacle, it will be destroyed and the distance maintained between itself and the submarine will allow the latter to stop quickly enough and / or perform an avoidance maneuver in disaster, for example by actuating then his own sonars, to avoid being destroyed himself. There is no comparison between the complexity and the cost of such a vehicle and those of a submarine and it is quite possible to embark on board the submarine a certain number of vehicles of this type, intended to be sacrificed if necessary. These vehicles may take the form of a torpedo so as to be launched diving from the submarine-launcher tubes.

Compte tenu de la navigation dans les trois dimensions du bâtiment, le sous-marin, formant l'autre partie du sonar bistatique dans cette dernière réalisation, on pourra également prévoir en sus des sonars 104 et 105, représentés sur la figure 3 orientés vers le bas comme décrit jusqu'à présent, deux sonars supplémentaires 124 et 125 orientés vers le haut et permettant de définir ainsi un tube de sécurité "complet" à l'intérieur duquel le sous-marin pourra naviguer en sécurité. Given the navigation in the three dimensions of the building, the submarine, forming the other part of the bistatic sonar in this latter embodiment, it is also possible to provide, in addition to the sonars 104 and 105, shown in FIG. 3, oriented towards the bottom as described so far, two additional sonars 124 and 125 oriented upwards and thus making it possible to define a "complete" safety tube inside which the submarine can navigate safely.

Claims

1 - Bistatic sonar system for viewing the underwater space of the type comprising an underwater vehicle (101) provided with at least one sonar transmitter (103-105), and a main naval vessel sailing aft of the underwater vehicle to directly receive the echoes of the signals emitted by this sonar transmitter, this underwater vehicle navigating in front of the naval vessel substantially in the direction of the main line thereof without using wired connection means with this vessel, characterized in that the vehicle sonar transmission means comprise at least two antennas (104-105) intended to insonify the marine environment to the right and to the left of the longitudinal axis of this vehicle in the manner of a sonar lateral by transmitting separable signals between the left and the 'right at the reception, and in that the naval vessel includes a front receiving antenna making it possible to form a single reception channel directed along the axis of the building main line, and that it further comprises means (112, 113) for separating the corresponding echoes.

2 - System according to claim 1, characterized in that the means for separating the corresponding echoes (112,113) operate by filtering these frequencies.

3 - System according to any one of claims 1 and 2, characterized in that, to guide the vehicle (101) from the building (102), an acoustic transmitter is used directed towards the vehicle to transmit thereto guidance signals, and that the vehicle includes an acoustic reflector to return these guidance signals to the building in order to allow the latter to locate this vehicle.

4 - System according to any one of claims 1 and 2, characterized in that, to guide the vehicle from the building, this building (102) comprises an acoustic reflector directed towards the front and the vehicle (101) a transmitter rearward-facing acoustics and a rearward-facing deviation meter to receive the signals reflected by the building from the signals emitted by the vehicle and to control the readjustment of the vehicle on the main line of the building.

5 - System according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the naval vessel (102) is a submarine and that the acoustic transmitters (103-105) of the vehicle (101) are provided so that it can navigate a sufficient safety distance ahead of the submarine by only performing obstacle detection in a safety zone that surrounds it.