FR2589248A1 - Amelioration des systemes d'autoguidage acoustique de vehicules sous-marins - Google Patents

Abstract

SYSTEME D'AUTOGUIDAGE POUR VEHICULES SOUS-MARINS COMPORTANT UN SONAR PARAMETRIQUE. IL COMPREND UN DISPOSITIF D'EMISSION A VOIES PREFORMEES 30 ET DANS CHAQUE VOIE ON FORME SIMULTANEMENT DEUX FAISCEAUX AUX FREQUENCES PRIMAIRES. LA RECEPTION SE FAIT AUX FREQUENCES SECONDAIRES 50 AVEC VOIES PREFORMEES ET AUX FREQUENCES PRIMAIRES 40. UN COMPARATEUR D'ECHOS 60 RECOIT LES SIGNAUX AUX FREQUENCES PRIMAIRES ET SECONDAIRES ET PERMET D'ELIMINER DES ECHOS PARASITES NOTAMMENT LES LEURRES ET COMMANDER LES GOUVERNES 70. APPLICATION AUX TORPILLES SE DEPLACANT PRES DE LA SURFACE DE LA MER.

Description

l sa présente invention a pour objet l'amélioration des systèmes

d'autoguidage acoustique de véhicules sous-marin.

L'invention s'applique plus particulièrement au guidage de torpilles comportant un sonar actif vers une cible, lorsque la torpille évolue par faible fond ou au voisinage d'une surface réverbérente. Elle s'applique également à la distinction entre

cibles vraies et cibles artificielles telles que des leurres.

Dans un bel système, on recherche un niveau de détection de la cible, qui soit suffisant par rapport à la réverbération de la surface et du fond de la mer, ce niveau de la réverbération étant proportionnel à l'ouverture angulaire du faisceau acoustique dans

le plan horizontal (gisemeit). Les dimensions frontales des tor-

pilles et de l'antenne acoustique fixée sur la tête de la torpille

étant de l'ordre de 250 mm et si l'on doit opérer avec une ouver-

ture en gisement inf rieure à 3g, il faut travailler à des fréquences supérieures à 100 kHz que l'on appellera hautes fréquences pour lesquelles l'absorption dans le milieu marin est élevée, ce qui en

réduit la portée.

Pour remédier à cet inconvénient on a proposé dans les brevets français NO 1 579 451 du 16 juin 1959 et NO 1 427 607 du 26 septembre 1968, d'envoyer de l'Inergie sonore dans des barres métalliques de longue-ur L situées sur les flancs du véhicule et d'axe parallèle à celui de déplacement de ce véhicule, dans des conditions telles que l'énergie soit concentrée dans une direction faisant un angle

W par rapport à cet axe.

La dimension apparente de l'antenne d'émission étant L sin, des largeurs de faisceau de l'ordre de 102 à 10 kHz ont ainsi pu être obtenues. Cependant, pour des raisons de bruits d'écoulement lors du déplacement du véhicule, le meilleur emplacement des

antennes acoustiques reste encore la surface frontale du véhicule.

Une solution pour diminuer le bruit de la réverbération, peut être trouvée dans le brevet américain NO 3 723 954, qui consiste à filtrer le signal utile autour de la fréquence déplacée par

effet Doppler, par suite de la vitesse relative torpille-cible.

L'inconvénient est que "'atténuation de la réverbération dépend

de la vitesse de la cible.

Il est connu que l'on peut augmenter la directivité d'un sonar recevant en basse fréquence (fréquence inférieure à 30 kHz) en réalisant un effet paramétrique de deux faisceaux directifs émis simultanément en haute fréquence. Cet effet est obtenu grâce aux propriétés non-linéaires de l'eau de mer, comme il est montré par exemple dans le brevet français N9 de publication 2 214'132 et numéro d'enregistrement 74.00942. Il est connu également de former des voies multiples dans un sonar paramétrique comme le montre le rapport américain,distribué par NTIS, AD-AO 22 215 Tavas. Research. A chaque voie spatiale en émission correspondent deux faisceaux haute fréquence, leur différence en fréquence variant d'une voie à l'autre, ce qui permet de filtrer les voies en réception globale basse fréquence. Les voies de réception ainsi formées sont appelées "voies fréquentielles". Ce dispositif a l'inconvénient de nécessiter d'émettre à autant de fréquence qu'il

y a de voies plus une.

Selon la présente invention, on utilise le principe d'inter-

action non-linéaire de deux faisceaux de haute fréquence émis simultanément avec des voies multiples, la largeur angulaire de chaque voie en gisement étant de quelques degrés, pour diminuer le bruit de réverbération. A la réception en basse fréquence on forme des voies, ce qui réduit le nombre de hautes fréquences différentes nécessaires à l'émission et d'une réception simultanée en haute et

basse fréquence ce qui facilite l'identification des cibles.

Plus précisément l'invention concerne un système d'auto-

guidage d'un véhicule sous-marin à l'aide d'un sonar actif compor-

tant au moins une antenne d'émission et de réception; ainsi que des moyens pour préformer des voies spatiales multiples à l'émission dans un secteur angulaire en gisement, caractérisé en ce que le sonar est paramétrique et que le secteur angulaire est divisé en r sous-secteurs, que dans chaque sous-secteur on

préforme q voies et que dans chacune de ces voies, on émet simul-

nément deux faisceaux aux fréquences dites primaires ou haute fréquence F et Fi, que Fi varie d'une voie à l'autre dans un même sous-secteur, que l'on préforme r voies spatiales à la réception, correspondant aux r soussecteurs, que les signaux de chaque voie de réception sont filtrés par q filtres placés en parallèle et centrés sur les fréquences secondaires en basse fréquence f1 = F f2 = F2 fi = F - Fi fq = F - Fq; les q FJ1, f2F- F2 '' f i qF

signaux filtrés formant des voies de réception dites fréquentielles.

D'autres caractéristiques et avantages ressortiront d'exemples de réalisation illustrés par les figures dans lesquelles: - la figure 1 montre un véhicule sous-marin et sa cible dans son milieu d'évolution; la figure 2 représente une coupe verticale du milieu d'évolution;

- la figure 3 montre une vue horizontale du milieu d'évolu-

tion avec la surface de réverbération; - la figure 4 représente la couverture en gisement par les voies basse fréquence; - la figure 5 représente la couverture en gisement par les voies haute fréquence; - la figure 6 représente le bloc-diagramme gr éral du sonar pour autoguidage; la figure 7 représente le schéma des réseaux de transducteurs.; - la figure 8 représente une vue schématique de l'émission; - les figures 9a à 9d représentent divers signaux temporels; - la figure 10 représente le schéma de formation des voies haute fréquence en émission; - la figure 11 représente le schéma de formation des voies basse fréquence en réception;

- la figure 12 représente le schéma des circuits de compa-

raison des signaux de réception haute et basse fréquence utilisés pour la commande des gouvernes de la torpille; La figure 1 montre un véhicule sous-marin autopropulsé 1, type torpille évoluant entre la surface de la mer 2 et le fond de la mer 3 se dirigeant vers une cible 4. On a représenté les

diagrammes de rayonnement du sonar avec ses voies en gisement 5.

On sait que la couverture de l'espace par un système d'auto- guidage acoustique exige que l'ouverture verticale dite ouverture en site soit telle qu'une fraction de l'énergie émise atteint malheureusement la surface et le fond de la mer. Cette surface et

ce fond renvoient cette fraction d'énergie, dans toutes les direc-

tions,mais de façon très variable selon l'état de cette surface et

la nature de ce fond.

Les problème, posés par la réverbération de la surface et du

fond sont montrés par les figures 2 et 3. Le sonar émet des impul-

sions de durée T et à cause de la réverbération, l'antenne récep-

trice à un moment donné, reçoit une puissance parasite propor-

tionnelle à CTQ/2 o C est la vitesse de propagation du son dans

le milieu, et O l'ouverture en gisement.

La figure 2 est une vue dans un plan vertical et montre les surfaces d'ondes 5 et 6 du début et de la fin de l'impulsion, qui reviennent à un moment donné. La figure 3 montre ces surfaces

d'onde dans un plan horizontal.

Or l'ouverture O en gisement du diagramme de rayonnement à 3dB d'un sonar est donnée par la relation G z- A/d oh d est la longueur de l'antenne suivant l'horizontale et A la longueur d'onde dans le milieu de propagation. Etant donné que d doit être inférieur à 250 mm, qui est la dimension frontale maximum d'une torpille, il faut travailler à une fréquence de l'ordre de 100 kHz (haute fréquence) pour que 9 soit de l'ordre de 3 . Mais à ces fréquences l'absorption dans le milieu de propagation est trop

élevée pour des détections de cibles, distantes de plus de 1000 m.

Pour résoudre ce problème, dans le sonar paramétrique suivant l'invention, des voies sont formées à l'émission. Celle-ci est faite simultanément dans chaque voie i, à deux fréquences dites primaires F et F. (haute fréquence) et la réception se fait à la fréquence secondaire fi = F - Fi (basse fréquence). Des voies de réception sont également formées en basse fréquence. De plus, quand le véhicule sous-marin est suffisamment proche de la cible (phase d'attaque), la réception se fait également en haute fréquence à la fréquence Fi. Dans ce dernier cas une comparaison entre les échos haute et basse fréquence peut permettre de distinguer la

cible d'un leurre.

Malgré le faible rendement du changement de fréquence para-

métrique qui se traduit par une perte de puissance de G1 en dB3, le gain G2 également en dB du au fait que la propagation se fait

à plus basse fréquence est également tel que: G2 + G1 > 0.

C'est ainsi que pour une puissance acoustique de 1 kW, une distance véhicule-but de 700 m, des fréquences primaires autour de kHz et une fréquence secondaire à 30 kHz, la comparaison pour une mame ouverture en gisement avec d = 250 mm entre un sonar à acoustique linéaire et paramétrique dornne: G1 = - 31 dB, G2 = + 84 dB d'ou G1 + G2 = 53 dB ce qui démontre la grande supériorité du sonar paramétrique pour

des portées dépassant 700 m.

Le diagramme de directivité du faisceau secondaire, Ds( P) o P est l'angle avec la direction moyenne est tel que: Ds( A) = (Dp ())2(1

ou Dp(A) est le diagramme d'émission à la fréquence primaire.

La relation (1) correspond à une directivité enréception

négligeable et une absorption pour les fréquences primaires suffi-

samment forte, pour que l'antenne fictive d'émission secondaire

appelée par les auteurs anglo-américains "end firel" soit prati-

quement confondue avec l'antenne d'émission primaire. Il en résulte que la largeur angulaire à 3 dB Gs correspondant à Ds( A) est telle que Gs = 0,64 4/d oh i est la longueur d'onde

primaire moyenne.

Suivant l'invention l'espace surveillé en gisement corres-

pond à un angle GM. Le secteur angulaire est divisé en r sous-

m secteurs comprenant chacun q voies préformées. Dans chacune des voies l'émission se fait simultanément à deux fréquences, la fréquence F et la fréquence F. Dans un sous-secteur toutes les fréquences Fi sont difféerentes. On dispose donc d'lune fréquence F commune et de q autres fréquences pour les q voies de chaque sous- secteur. A la réception du signal secondaire ou basse fréquence on préforme r voies et à la sortie de chaque voie on place q filtres accordés sur les fréquences secondaires fi. On forme ainsi des voies fréquentielles basse fréquence. La largeur des filtres tient

compte de l'effet Doppler dM à la vitesse relative torpille-cible.

Dans une réalisation rréf6rée en prend G = 60 , r = 3 et

q = 10.

La figure 4 montre les diagrammes d'émission pour trois voies de réception spatiales (r = 3); R1, R2 et R5 ainsi que les voies

V11, V12... Vlq du secteur correspondant au diagramme de récep-

tion R1, les voies fréquentielles VT, V.. V correspondant 4 22. 2q au diagramme de réception R2 et finalement les voies fréquentielles

V31, V32... V3q correspondant au diagramme de réception RP.

Dans cette réalisation préférée, l'espace surveillé en gisement est de 609 et la couverture de cet espace est obtenue par 30 vo-es dans 30 directions différentes et trois sous-secteurs. A chaque voie correspond une émission simultanée aux fréquences F et Fi ioh i varie de 1 à 10. On prend F = 140 kHz et les Fi sont autour de

110 kHz. L'ouverture en site est de 152.

Suivant l'invention, on ne se borne pas seulement à former des voies de réception fréquentielles par filtrage aux fréquences secondaires fi, mais on forme également des voies de réception fréquentielles par filtrage aux fréquences primaires Fi, et on exploite simultanément les informations reçues en fréquence primaire

et en fréquence secondaire.

En effet, les informations reçues à haute et à basse fréquence proviennent, sur chacumne des voies correspondantes, de la mome région de l'espace mais elles ont été réfléchies avec une variance

très différente car les longueurs d'ondes sont très différentes.

Lorsque les informations reçues en fréquence primaire Fi sont de niveau suffisant pour une exploitation, la distance du véhicule au but est bien inférieure à la distance qui existait au début de la recherche, car la portée de ces fréquences est réduite par suite de l'absorption. Autrement dit le véhicule sous-marin a "acquis" le but depuis longtemps et le champ d'action n'a plus besoin d'être aussi grand. C'est podr cette raison qu'en phase rapprochée on ne forme qu'une voie de réception spatiale, haute fréquence dans l'axe d'avancement du véhicule. La sélection des directions est

faite, comme pour les voies de réception aux fréquences fi secon-

daires, par N' filtres accordés sur es fréquences Fi, i variant de 1 à N'. La directivité globale émission plus réception de ces voies "haute fréquence" Dp,(1) est pratiquement la même que par les voies "basse fréquence" puisque D,() = (Dp(p))2 d'oh

Dp,(p) = Dr(3) d'après la relation (1).

Un exemple de réalisation de voies préformées en réception "haute fréquence" est: - ouverture de la voie spatiale = 20 - nombre de voies "fréquence Fi", N' = 10 i' - ouverture des voies "fréquence fi" = 3 La figure 5 montre les diagrammes d'émission des voies W1, W2... correspondant aux fréquences primaires F1, F2... ainsi que

le diagramme de réception R4.

Le fait de recevoir, pendant la phase d'approche, des échos aux fréquences primaires et secondaires est une caractéristique de l'invention. Cela permet de distinguer la cible d'un "leurre" du type répondeur du fait que les "leurres" ont des dimensions très inférieures à celles des sous-marins et que les caractéristiques

du répondeur dépendent de la fréquence.

Pour déterminer les dimensions du but, on utilise le fait qu'à distance rapprochée, plusieurs échos doivent exister simultanément

dans plusieurs voies, lorsque ceux-ci proviennent d'un but.

D'autre part, une simple comparaison sur plusieurs récur-

i rences, de la présence ou de l'absence d'échos sur les deux types

de voies permet de lever le doute.

C'est ainsi que, lorsqu'un seul écho est présent parmi toutes les voies de réception primaires et secondaires, au cours de plusieurs récurrences, cet écho n'est pas dé à une cible telle qu'un sous-marin, qui à distance rapprochée donnera des échos dans plusieurs voies simultanément. Suivant l'invention, un circuit logique fournira pour ce cas un signal au circuit de commande des gouvernes de la torpille pour reprendre la recherche

de la cible poursuivie.

Suivant l'invention, on a cherché à diminuer de façon notable le nombre et le volume des composants électroniques utilisés pour la formation des voies spatiales d'émission et de réception. Pour ce faire, on utilise des composants du type "dispositif à transfert

de charges" ou DTC (OCD dans la terminologie anglo-saxonne).

Les propriétés de ces composants et leurs applications à la formation des voies spatiales sont exposées dans le rapport de White et Webb "Etude de l'utilisation des dispositifs à transfert de charges dans les systèmes de traitement analogique des signaux" (Westinghouse Defense and Electronic Systems Center, Baltimore)

de mai 1974 (Publication NTIS AD-783 703).

Cette technique d'échantillonnage analogique et prise de retard multiples, a l'avantage par rapport au traitement numérique

classique de nécessiter moins d'éléments. Elle permet en parti-

culier la suppression des convertisseurs numérique-analogique et analogique-numérique, ainsi que les n registres à décalage,

correspondant aux n bits de la quantification de l'amplitude.

La figure 6 donne un schéma général du sonar paramétrique ainsi que le traitement des signaux pour la commande des gouvernes

de la torpille suivant l'invention.

L'antenne émission-réception 20, comprend l'ensemble des transducteurs d'émission 21, l'ensemble des transducteurs de

réception aux fréquences primaires 22 et l'ensemble des transduc-

teurs de réception aux fréquences secondaires 23. 80 représente les circuits fournissant des signaux d'horloge H1, H2, H5 et H' Les transducteurs d'émission 21 reçoivent les signaux aux fréquences primaires du générateur 30. Les signaux reçus par les transducteurs 21 et 22 sont traités respectivement par les ensembles de réception 40 et 50. 60 est un circuit de décision à partir des signaux à fréquence primaire et secondaire et 70 représente les commandes

des gouvernes de direction et de plongée de la torpille.

En effet suivant l'invention, on utilise les informations fournies par les circuits de réception 40 et 50 pour effectuer une estimation du gisement de la cible. Dans les systèmes classiques, l'ouverture des diagrammes est telle que seul un petit nombre de voies, deux ou trois, sont généralement formées. Il en résulte que la division de l'espace, ne permet de prendre qu'un petit nombre

de décision sur l'amplitude à donner aux gouvernes 70.

En divisant l'espace, selon l'invention, en un grand nombre de secteurs, par exemple 50, il est possible de donner un poids à chacune de ces voies de façon à définir pour chacune d'elles une commande en direction, fonction de son rang. Le pilotage en site du véhicule est réalisé de façon classique en comparant la phase des signaux recus, par les transducteurs servant à réaliser les voies de réception aux fréquences primaires et d'autres transducteurs

disposés à cet effet à une distance verticale de.

L'ensemble des transducteurs 20 est représenté figure 7. Les transducteurs 10.1... 10.m sont des transducteurs haute fréquence

travaillant exclusivement en émission. Ils sont reliés au géné-

rateur 50 par les liaisons L1. Les transducteurs 11.1... 11.n sont des transducteurs destinés à la formation des voies de réception haute fréquence primaires reliés à l'ensemble de réception 40 par les liaisons L2. Le groupe-des transducteurs 12.1... 12.n reliés à l'ensemble de réception 40 par la liaison 3 a exactement les mêmes fonctions que le groupe des transducteurs 11.1 à 11.n. Ils sont implantés respectivement sous les premiers de telle façon qu'une comparaison de phase puisse être faite voie à voie afin de

guider le véhicule en site dans la phase d'approche finale.

On a également représenté les p transducteurs de réception basse fréquence 13.1, 13.2, 13.3... 13.p reliés à l'ensemble de réception 50 par la liaison L4. Pour la clarté du dessin ces

transducteurs n'occupent pas toute la largeur de l'antenne.

La figure 8 montre comment les voies spatiales à l'émission sont formées dans le générateur 30, connecté comme on l'a vu à l'ensemble des transducteurs d'émission 21. Le signal d'horloge H1 (figure 9a) délivré par les circuits 80 débloque un oscillateur 210 à fréquence H2 (figure 9b) ,déclenche un oscillateur 220 à fréquence variable qui envoie une série de fréquences F1... Fq r fois de suite, r étant le nombre de voies spatiales basse fréquence à former. Par exemple l'oscillateur 220 émet sur dix

fréquences trois fois de suite. La raison de cette émission séquen-

tielle est due au fait, que la capacité de puissance des transduc-

teurs haute fréquence est limitée et ne permet pas d'émettre à toutes les fréquences dans toutes les directions simultanément, avec le niveau de puissance acoustique exigé pour un bon rendement paramétrique. Les signaux sortant des oscillateurs 210 et 220 en 211 et 221 sont représentés figures 9c et 9d. Ils sont mélangés linéairement dans le sommateur 230, échantillonnés à la cadence -H3 dans le circuit 240 et envoyés dans un registre à décalage 250 dont le nombre d'éléments est fonction de la précision sur la direction des voies formées et du retard maximum à réaliser,c'est-à-dire de

la direction de la voie la plus dépointée.

Des prises de sortie des informations retardées sont judi-

cieusement disposées, pour alimenter les m transducteurs d'émission

par la liaison L10,avec N retards successifs différents par l'inter-

médiaire de l'ensemble de commutation analogique 260. Le rythme de ces commutations s'effectue selon le rythme de l'horloge H2

(figure 9b).

Les signaux sont filtrés dans les circuits filtres 27.1..

27.m dans toute la bande de fréquence F1... Fq et F. Les signaux filtrés sont amplifiés par les amplificateurs de puissance 28. 1 1 1 28.m et envoyés aux transducteurs 10.1... 10.m, par la

liaison L1.

La figure 10 représente le détail de l'ensemble de réception

qui comprend les deux chalnes des voies haute fréquence fréquen-

tielle F1... FN, formées à l'intérieur de la voie centrale spatiale haute fréquence, comme cela a été indiqué précédemment à

l'appui de la figure 6.

Ces deux chalnes sont identiques. Pour la première cha ne les signaux provenant des transducteurs haute fréquence de réception 11.1... 11.n sont amplifiés par les amplificateurs 30.1... 30.n dont le gain est réglé cycliquement par le générateur de signaux 310, pour pondérer les échos eu fonction de leur distance, commandé lui-même par le signal d'horloge H1 délivré par l'ensemble 80. Ces signaux sont sommés par le sommateur à n entrées 320. Ils sont filtrés par les filtres passe-bande à bande étroite 33.1... 33.N' accordés respectivement sur la série de fréquences primaires à la fréquence Doppler près F1... Fla, par exemple au nombre de 10,

correspondant à dix directions de l'espace central.

Comme cela a été dit, pour la seconde chaîne on retrouve à partir des transducteurs haute fréquence de réception 12.1 à 12.n les mémes circuits que ci-dessus, soit des amplificateurs 300.1 à 300.n, un sommateur 320 et des filtres passe-bande à bande étroite

340.1 à 340.N'.

La figure 11 représente le synoptique de formation des voies basse fréquence dans l'ensemble réception 50. Les signaux sont

reçus des transducteurs 13.1... 13.p et amplifiés par les ampli-

ficateurs 40.1... 40.p dont le gain est réglé cycliquement par le générateur de signaux 410, commandé lui-même par le signal d'horloge H1, issu de l'ensemble 80. Les signaux sont filtrés dans la bande des fréquences secondaires f1 = F - F à f = F - F par 1M F 1 q = qpa

les filtres passe-bande 42.1... 42.p ils sont ensuite échantil-

lonnés à la cadence H4 provenant de l'ensemble 80 dans les circuits 43.1.. . 43.p et les échantillons envoyés dans les registres à décalage 44.1.... 44.p. Des prises judicieusement réparties, en

nombre r sur chaque registre, permettent de sommer les p échan-

tillons dans chacun des r sommateurs 45.1... 45.r. La sortie de chaque sommateur est envoyée sur q filtres passe-bande à bande étroite 46.1... 46.q centrés respectivement sur les fréquences,.-à la fréquence Doppler près,f1... fq. On a donc en sortie des filtres les r x q voies basse fréquence formées dans les r x q directions. La figure 12 représente le synoptique du circuit de décision

et du circuit 70 de commande des gouvernes du véhicule sous-

marin.

L'antenne haute fréquence comprenant deux rangées de trans-

ducteurs distants verticalement de À/2, les signaux correspondant à une m8me voie en gisement sont déphasés. Le signe du déphasage dépend du signe de l'angle de la normale à l'antenne avec la direction de la cible, ce qui correspond au but "en haut" ou "en bas". Les deux groupes de signaux 61.1... 61.N' et 62.1... 62.N' de voies haute fréquence provenant de l'ensemble de réception 40 (figure 10), sont envoyés deux à deux dans N' discriminateurs de

phase - intégrateurs 61 et séparés en N' signaux détectés 64.1...

64.N' contenant l'information haut-bas du but.

Le circuit 62 élabore une commande à plonger ou à monter à partir de la présence d'échos dans l'une ou dans plusieurs des N' voies haute fréquence. Les décisions du circuit 62 sont transmises

aux gouvernes de plongée 71.

Le circuit 63 reçoit les signaux 63.1... 63.N' des voies basse fréquence, ainsi que ceux de l'un des groupes des voies haute fréquence 62.1... 62. N'. Ces signaux sont successivement

détectés et intégrés sur plusieurs cycles de récurrence.

Parmi les N signaux détectés et intégrés basse fréquence 66.1 66.N, une partie 66.i... 66.(N' + i - 1) provient exactement des mêmes directions en gisement que les signaux détectés et intégrés 65.1... 65.N'. Mais comme vu plus haut et selon un aspect de l'invention, on améliore la détection de buts éventuels en mélangeant les signaux basse fréquence et haute fréquence à

variance différente provenant d'une même direction.

Dans le circuit 64 on effectue alors l'addition des signaux correspondant à une même direction en haute fréquence et en basse fréquence, qui sont 65.1 à 66.1,... 65.N' à 66.(N' + i - 1). Le circuit 64 a pour fonction d'effectuer la moyenne par une addition suivie d'une régulation d'amplitude sur chacune des N' voies haute fréquence et basse fréquence 65.1 et 66.1,... 65.N'

et 66.(N' + i - 1).

On dispose donc pour l'élaboration des commandes de direction, de fl signaux basse fréquence couvrant tout le secteur angulaire en gisement et de H' signaux qui sont la moyenne des signaux des voies haute fréquence et basse fréquence. Ces signaux sont reçus par le circuit 65 chargé de l'élaboration des commandes en gisement

qui les transmet aux commandes en direction 72.

A grande distance o s'effectue la phase recherche, seules les voies basse fréquence 66.1... 66.N détectent les échos de la

cible. Le circuit 65 auquel les voies basse fréquence sont con-

nectées, effectue une comparaison entre les niveaux des différents

échos reçus. L'écho de cible est celui dont le niveau est généra-

lement plus élevé; la connaissance de la voie spatiale et fréquen-

tielle dans laquelle il se trouve permet d'élaborer la-commande

des gouvernes en gisement.

Dans ces conditions le véhicule évolue en direction de façon à aligner son axe avec la direction du but. Les signaux basse fréquence se trouvent alors de plus en plus dans les voies proches

de l'axe.

A distance relativement faible o s'effectue la phase dite d'attaque, le véhicule s'est suffisamment rapproché du but pour

que les échos du but apparaissent sur les voies haute fréquence.

On peut procéder alors à une meilleure comparaison des niveaux

des échos, la variance diminuant.

Le circuit 66 permet de reconna tre un leurre. Pour cela il compare, selon les critères préprogrammés dans le circuit 67, le nombre et l'amplitude des échos présents sur les N' voies centrales

d'une part en haute fréquence et d'autre part en basse fréquence.

Les leurres généralement utilisés répondent dans une bande de fréquence restreinte utilisée habituellement.pour le guidage lointain des véhicules. Ils ne répondent donc pas à la fois aux

fréquences haute et basse choisies dans la réalisation décrite.

Mais la caractéristique principale d'un leurre est d'être vu

comme un but quasi ponctuel,jusque dans les tous derniers mètres.

Un type de programmation anti-leurre du circuit 67, consis-

tera, à titre d'exemple, à déterminer par le circuit 66 le nombre d'échosprésents darns les voies haute et basse fréquence et de décider de la présence D'un leurre s'il n'existe d'écho, en phase

d'attaque, que dans une seule voie pendant plusieurs récurrences.

L'tordre anti-leurre est transmis au programmateur de pilotage

68 du véhicule sous-marin afin aie ce dernier modifie sa trajec-

toire et reprenne sa recherche. Le circuit 69 élabore à partir du signal d'horloge H1 et du retard des échos reçus sur les voies 67.1... 67.1T', un signal de télémétrie utilisé pour inhiber le signal anti-leurre en phase de recherche, o un but de grandes

dimensions est perçu également comme un but ponctuel.

Un autre avantage procuré par l'invention est, que les échos parasites en basse fréquence provenant de la réflexion par la surface libre sont très faibles lorsque la torpille évolue av

voisinage de celle-ci.

En effet, l'amplitude du faisceau à la fréquence secondaire produit avant la réflexion sur la surface change de signe après

réflexion. Les amplitudes de deux faisceaux primaires qui se réflé-

chissent sur la surface,changent également de signe après réfle-

xion. Ces deux faisceaux donnent naissance à un deuxième faisceau secondaire,dont l'amplitude est en opposition de phase avec le premier faisceau secondaire réfléchi. Il en résulte une forte

atténuation de l'écho résultant à basse fréquence.

L'utilisation de l'acoustique non linéaire dans le guidage en gisement d'un véhicule sous-marin vers un but lointain permet donc de conserver toute l'ouverture du diagramme en site dont on a

besoin pour assurer la couverture angulaire verticale.

On a décrit ainsi un système d'autoguidage pour véhicules sous-marins, ayant une plus grande portée pour l'acquisition d'une cible et une plus grande précision angulaire pour le

guidage, que les dispositifs de l'art antérieur.

Claims (11)

R E V E N D I C A T I 0 N S

1. Système d'autoguidage d'un véhicule sous-marin porteur d'un sonar actif comportant au moins une antenne d'émission etde réception ainsi que des moyens pour préformer des voies spatiales multiples à l'émission, dans un secteur angulaire en gisement, caractérisé en ce que le sonar est paramétrique et que le secteur

angulaire est divisé en r sous-secteurs, que dans chaque sous-

secteur on préforme q voies et que dans chacune de ces voies, on émet simultanément deux faisceaux à des fréquences dites primaires ou haute fréquence F et Fi, que Fi varie d'une voie à l'autre dans un même soussecteur, que l'on préforme r voies spatiales de réception correspondant aux r sous-secteurs et que les signaux de chaque voie de réception sont filtrés par q filtres placés en parallèle et centrés sur les fréquences secondaires ou basse fréquence f= F - F1, = F - F fi = F - F... f F les q signaux filtrés apparaisant en sortie formant les voies

dites fréquentielles.

2. Système d'autoguidage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une antenne de réception pour les fréquences primaires et que les signaux de réception sont appliqués à N' filtres placés en parallèle et centrés sur les fréquences primaires F1, F2... Fi, et que ces N' signaux filtrés forment N'

voies de réception fréquentielles.

3. Système d'autoguidage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'antenne réceptrice haute fréquence comporte deux

rangées de n transducteurs (11.1, 11.2... 11.n) et (12.1, 12.2...

12.n) situées l'une au-dessus de l'autre à la distance À/2 oh est la longueur d'onde dans le milieu de propagation et que l'on forme des voies fréquentiélles haute fréquence pour chacune des

deux rangées.

o

4. Système d'autoguidage suivant les revendications.2 et 3, carac-

térisé en ce que les signaux des voies fréquentielles haute fré-

quence correspondant aux deux rangées de transducteurs sont appliqués à un circuit (61) dans lequel sont détectés les amplitudes et les phases d'un même écho correspondant aux deux rangées de transducteurs et qu'elles sont comparées, le circuit de commande (62) des gouvernes en site (71), recevant ce signal de comparaison

de phase des échos de la cible.

5. Système d'autoguidage suivant les revendications 1-3, caracté-

ri-é en ce nue les signaux des voies spatiales et fréquentielles basse fréquence et des voies fréquentielles haute fréquence sont appliqués au circuit de détection d'échos (63) et les échos provenant d'une même direction en haute et en basse fréquence sont additionnés dans un circuit (64) qui fournit les indications du gisement de la cible au circuit de commande (65) des gouvernes

en gisement (72).

6. Système d'autoguidage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de commande (65) des gouvernes en gisement, reçoit également les signaux des échos basse fréquence, détectés dans le circuit (63) et G.e ces signaux sont utilisés pour la commande des gouvernes en gisement, quand le véhicule sous-marin

est à grande distance de la cible.

7. Système d'autoguidage suivant les revendications 1 et 2, carac-

térisé en ce que les échos détectés en haute fréquence et en basse fréquence, provenant d'une même direction de l'espace sont appliqués à un circuit de reconnaissance de leurres (66), relié à nie mémoire préprogrammée (67), le signal de reconnaissance de leurres est appliqué au programmateur de pilotage (68) et un circuit (69) élabore à partir des signaux de télémétrie un signal d'inhibition pour le circuit de reconnaissance de leurres (66), quand la distance véhicule sous-marin cible dépasse une valeur prédéterminée.

8. Système d'autoguidage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qrue la préformation à l'émission de r x q voies haute fréquence et la préformation à la réception des N' voies basse fréquence est obtenue avec des registres à décalage à transfert

de charge (DTC).

9. Système d'autoguidage suivant les revendications 1 à 3s carac-

térisé en ce qu'i comporte une antenle d'émission composée de m transducteurs (10.1, 10.2... 10.m), d'une antenne de réception basse fréquence composée de p transducteurs (13.1, 13.2... 13.p) et d'une antenne de réception haute fréquence composée de deux rangées de n transducteurs (12.1, 12.2... 12.n) et (13.1, 13.2 13.n) l'écart vertical entre les deux rangées étant de V./2,

d'une horloge H1 délivrant des signaux de périodes T d'un géné-

rateur (210) fournissant des signaux sinusoïdaux à la fréquence F piloté par l'horloge X1, d'uLn synthétiseur de fréquence (220) piloté par l'horloge H1 et par une horloge H2 de période T1/2q

et qui fournit séquertiellemnent les fréquences F1, F2... Fi...

Fq, les signaux aux fréquences F et Fi étant appliqués à un additionneur (230) et un échantillonneur (240) à la cadence d'une horloge H3, un registre à décalage analogique DTC avec des prises multiples recevant les signaux échantillonnés et les délivrant

à travers des filtres haute fréauence, lare bande aux m trans-

ducteurs d'émission.

10. Système d'autoguidage suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de réception haute fréquence comporte 2n

amplificateurs (30.1,,0.2... 30.n, 31.1, 31.2... 31.n) corres-

pondant aux signaux reçus par les transducteurs (11.1, 11.2...

11.n) (12.1, 12.2... 12.n) que le gain de ces amplificateurs est réglé de façon cyelique au rythme de l'horloge H1 et que les signaux amplifiés sont appliqués à 21' filtres placés ou parallèles centrés sur les fréquences F1, F2 FN (33.1, 33.2... 33.^',

34.1, 34.2... 34.N').

11. Système d'autoguidage suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de réception comporte p amplifieateurs (40.1, 40.2... 40.p) des p signaux reçus par les transducteurs (13.1, 13.2... 13.p), le gain des amplificateurs étant réglé de façon cyclique au rythme de l'horloge H1, les signaux amplifiés sont filtrés par les p filtres basse fréquence large bande (42.1, 42.2... 42.p), échantillonnés et appliqués aux p registres à décalage analogiques à prises multiples (44.1, 44.2... 44.p), les signaux issus des prises multiples sont appliqués aux deux sommateurs (45.1, 45.2... 45.r) et dans chacune des deux voies spatiales on place q filtres en parallèle (46.1, 46.2... 46.p) formant ainsi les r x q voies fréquentielles et au total r x q voies (63.1, 63.2... 63.r x q).