FR2581217A1 - Ensemble de navigation pour engins aeriens - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN ENSEMBLE DE NAVIGATION DESTINE NOTAMMENT AUX ENGINS AERIENS EQUIPES D'UN PILOTE AUTOMATIQUE. CET ENSEMBLE COMPREND AU MOINS UN EMETTEUR AU SOL 2, UN RECEPTEUR AEROPORTE COMPORTANT DEUX ANTENNES 5, 6 A DIAGRAMMES POLAIRES CHEVAUCHANTS ET INCLINES PAR RAPPORT A L'AXE LONGITUDINAL DE L'ENGIN AERIEN, UN DISPOSITIF 7, 8 FOURNISSANT UN SIGNAL D'ERREUR DE CAP ENGIN-EMETTEUR, APPLICABLE AU PILOTE AUTOMATIQUE 11, ET UN SIGNAL DE DISTANCE ENGIN-EMETTEUR ATTAQUANT UN DISPOSITIF 9 DECLENCHANT UNE MANOEUVRE DE VIRAGE. L'INVENTION EST APPLICABLE A LA COMMANDE DU VOL EN VA-ET-VIENT AU-DESSUS D'UN EMETTEUR, NOTAMMENT POUR LES ENGINS AERIENS SANS PILOTE.
Description
La présente invention concerne les ensembles de navigation destinés aux
engins aériens, notamment aux engins aériens sans pilote.
Les ensembles de navigation connus qui sont destinés aux en-
gins aériens sans pilote mettent en oeuvre des équipements de na-
vigation du type à portée optique ou bien des équipements de navi-
gation de haute qualité. L'inconvénient de ces derniers est leur coût, tandis que les inconvénients des premiers sont ceux qui sont associés à la distance ainsi que les problèmes créés pendant les opérations ou fonctionnements au delà de l'horizon, auxquels il faut ajouter la nécessité pour chaque engin aérien d'être sous la commande constante d'un opérateur. Les fonctionnements au delà de l'horizon exigent, soit une commande aéroportée, soit une commande au sol élevée, chacune de ces commandes augmentant
le coût et la vulnérabilité de l'ensemble.
L'invention a pour but de permettre la réalisation d'un ensemble simple et, par conséquent, économique, tout en étant efficace, destiné essentiellement mais pas exclusivement aux
engins aériens sans pilote.
Selon l'un de ses aspects, l'invention est matérialisée dans un ensemble de navigation destiné à un engin aérien équipé d'un pilote automatique, cet ensemble comprenant au moins un émetteur placé au sol, un dispositif de réception monté dans l'engin aérien et comportant deux antennes orientées de telle sorte que
leurs diagrammes polaires se chevauchent ou se recouvrent par-
tiellement et sont inclinés par rapport à l'axe longitudinal de l'engin aérien, un dispositif destiné à fournir, à partir des signaux reçus par les antennes depuis l'émetteur ou depuis un émetteur sélectionné, un signal d'erreur indiquant la différence angulaire existant entre le cap de l'engin aérien et le cap de cet émetteur ou émetteur sélectionné par rapport à l'engin aérien et pouvant être appliqué au pilote automatique de manière à aligner le cap de l'engin aérien avec le cap de cet émetteur Qu
émetteur sélectionné, et à fournir un signal représentant la dis-
tance de l'engin aérien par rapport à cet émetteur ou émetteur
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sélectionné, et un dispositif réagissant au signal de distance et pouvant fonctionner de manière à déclencher une manoeuvre de
virage de l'engin aérien de telle sorte que ce dernier vole con-
tinuellement en va-et-vient au-dessus de cet émetteur ou émetteur sélectionné. Le dispositif destiné à fournir le signal de distance peut
être un dispositif de sommation qui effectue la somme des ampli-
tudes des signaux reçus par les deux antennes, la puissance du signal constituant une indication de la distance séparant l'engin aérien de l'émetteur considéré, le dispositif réagissant au
signal de distance pouvant être un dispositif à seuil qui déclen-
che un virage de l'engin aérien lorsque le signal de sommation diminue jusqu'à atteindre une valeur inférieure à une valeur prédéterminée. Le signal de sortie du dispositif à seuil peut être utilisé pour déclencher un signal d'instruction de virage approprié qui est appliqué au pilote automatique, de préférence
à l'exclusion de tous autres signaux tels que le signal d'erreur.
A titre de variante, le signal de sortie du dispositif à seuil peut être utilisé pour déclencher un mécanisme de temporisation, ce dernier déclenchant à son tour le signal de virage après l'écoulement d'une période de temps prédéterminée. D'une façon convenable, le signal de virage présente toujours le même sens
(gauche ou droite), ce qui aboutit à une trajectoire de vol pre-
sentant la forme d'un huit avec précession centré sur l'témetteur.
Par conséquent, selon l'invention, un engin aérien peut se caler sur un émetteur sélectionné et sa navigation peut ensuite être commandée audessus d'une zone centrée sur cet émetteur de manière à réaliser un vol du type précité, qui sera dénommé
ci-après le mode de fonctionnement à "vagabondage semi-autonome".
L'engin aérien peut être du type sans pilote et être utilisé pour des opérations de reconnaissance. Cet engin aérien peut être équipé de dispositifs fonctionnant en réponse à la présence de véhicules ou d'installations radar, par exemple, et être pourvu d'un armement permettant d'attaquer ces derniers lorsqu'ils sont détectés par
l'engin aérien.
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Dans le cas d'un engin aérien sans pilote, la navigation de
ce dernier doit être commandée jusqu'à la zone occupée par l'émet-
teur autour duquel doit s'effectuer le vagabondage semi-autonome et cette navigation initiale peut être menée à bien en plaçant plusieurs émetteurs le long de la trajectoire de vol désirée, les zones d'émission des émetteurs voisins se chevauchant ou se recouvrant partiellement, chaque émetteur possédant le même code ou un code différent et l'engin aérien comportant un dispositif programmable fonctionnant en réponse au ou aux codes. L'engin aérien est lancé en direction de la première radiobalise ou du premier émetteur et la navigation de cet engin est commandée au- dessus de cette radiobalise en utilisant la même technique que
dans le mode à vagabondage semi-autonome, à ceci près que lors-
qu'il a volé au-dessus de cette première balise, dont il a sé-
lectionné le code par programmation, il sélectionne ensuite le
code de la radiobalise suivante et vole dans la direction appro-
ximative de ce second émetteur lorsque sa direction coincide avec un cap au compas programmé. Cette procédure est répétée jusqu'à ce que soit atteint l'émetteur au niveau duquel doit s'effectuer le vagabondage semiautonome. Dans le cas o ce dernier émetteur ne fonctionnerait pas pour une raison quelconque, tl'engin aérien peut larguer un émetteur supplémentaire destiné à permettre d'effectuer ce vagabondage semiautonome. A titre de variante, l'engin aérien peut être programmé de manière à voler jusqu'à une zone donnée et à larguer ensuite sa propre
radiobalise lui permettant d'effectuer ledit vagabondage semi-
autonome. L'émetteur ou chacun des émetteurs peut se présenter sous la forme d'une radiobalise et peut être mis en oeuvre par un engin aérien avec ou sans pilote ou, plus précisément, par des moyens cachés ou secrets et être, par exemple, placé à la main selon des coordonnées prédéterminées. Chaque radiobalise comporte un émetteur qui peut être passif jusqu'à ce qu'il soit interrogé par un signal prédéterminé provenant de l'engin aérien dont la navigation doit être commandée, un dispositif d'alimentation en
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énergie destiné à la radiobalise étant rendu actif lors de l'im-
pact sur le sol ou par un autre dispositif tel qu'un dispositif de temporisation ou un commutateur acoustique. De plus, chaque radiobalise peut être équipée d'un dispositif de destruction qui peut être actionné au bout d'un temps pré-établi après la mise en place ou le largage de la radiobalise ou encore dans l'éventualité
d'une intervention extérieure-correspondant à une tentative d'exa-
men ou de modification de l'emplacement de la radiobalise.
La charge destructive peut être d'une puissance susceptible de
remplir également une fonction anti-personnels.
L'orientation d'une radiobalise est importante et, pour permettre d'obtenir une orientation désirée, particulièrement lorsqu'elle est larguée en vol, une radiobalise ou un émetteur, selon un autre aspect de l'invention, comprend une partie formant corps dont une extrémité est destinée à l'implantation dans le sol et dont l'autre extrémité porte une antenne, et un dispositif de
stabilisation conçu de manière à être rendu actif lors de l'im-
pact de la radiobalise sur le sol. L'antenne peut se présenter sous la forme de deux dipôles mutuellement perpendiculaires et
avoir une forme aérodynamique de manière à faciliter l'orienta-
tion convenable de la radiobalise pendant la chute libre. De préférence, chaque radiobalise possède une signature magnétique de faible puissance et peut être susceptible de recevoir des informations, immédiatement avant d'être placée ou larguée, se présentant sous la forme d'informations de position codées, de
codes d'émission, etc...
Un ensemble de navigation pour engins aériens selon l'inven-
tion va maintenant être décrit, à titre d'exemple uniquement, en se référant aux dessins annexés donnés à titre non limitatif et
dans lesquels:-
La figure 1 est une représentation schématique sous forme
de blocs de l'ensemble selon l'invention.
La figure 2 est une représentation schématique montrant la
disposition des antennes sur l'engin aérien.
La figure 3 est une représentation schématique sous forme de
blocs montrant plus en détail une partie de la figure 1.
Les figures 4 et 5 sont des graphiques facilitant la compré-
hension de l'invention.
La figure 6 est une représentation schématique du diagramme des trajectoires de vol d'un engin aérien dont la navigation est commandée suivant un mode de fonctionnement de l'ensemble selon l'invention. La figure 7 est une représentation schématique montrant la forme d'un mode de réalisation possible de l'émetteur faisant
partie de l'ensemble selon l'invention.
L'ensemble de navigation représenté sur les figures est conçu pour un engin aérien sans pilote, qui est désigné d'une
façon générale par 1 sur la figure 2. Si l'on se réfère main-
tenant à la figure 1, celle-ci montre que l'ensemble selon
l'invention comprend au moins un dispositif d'émission se pré-
sentant sous la forme d'une radiobalise 2 comportant un disposi-
tif de codage 10, un émetteur 3 et une antenne 4. Cet ensemble comprend en outre un dispositif de réception qui est monté dans l'engin aérien 1 et qui comprend des antennes droite et gauche 5 et 6, un canal de différence de réception 7, un canal de somme de réception 8 et un interface ou dispositif intermédiaire 9 de références de temps et de compas. Le dispositif de réception est connecté à un pilote automatique 11 destiné à l'engin aérien et commandant les gouvernes 12 de cet engin aérien d'une façon classique. Comme le montre la figure 2, les antennes droite et gauche 5 et 6 sont montées dans le nez de l'engin aérien et font
avec l'axe longitudinal de ce dernier un angle tel que les dia-
grammes polaires se chevauchent ou se recouvrent partiellement et sont inclinés par rapport à cet axe longitudinal. Chacune des antennes 5 et 6 peut se présenter sous la forme d'un dipôle à
alimentation centrale ou à feeder médian et être décalée ou incli-
née par rapport à l'axe longitudinal de l'engin aérien selon un angle de 45 de telle sorte qu'elle "voit" ou explore à la fois
vers l'avant et vers l'arrière.
Si l'on se réfère maintenant à la fig. 3, celle-ci montre
plus en détail les canaux de différence et de somme 7 et 8 du dis-
positif de réception. Chacune des antennes 5 et 6 est connectée
à un filtre 13 et, à partir de ce dernier, à un élément de jonc-
tion hybride 14, à partir duquel sont fournis un signal de diffé-
rence apparaissant sur un conducteur 15 et un signal de somme apparaissant sur un conducteur 16. Le conducteur 15 est connecté
au canal de différence 7 du récepteur, qui comprend un amplifi-
cateur haute fréquence 17, un mélangeur 18, un amplificateur loga-
rithmique à fréquence intermédiaire 19 et un détecteur d'enveloppe 21. Il est prévu un oscillateur local 22 commun aux deux canaux de différence et de somme 7 et 8 du dispositif de réception, cet oscillateur 22 étant connecté au mélangeur 18 faisant partie du
canal 7.-
Le canal de somme 8 du récepteur comprend un mélangeur 24, un amplificateur logarithmique à fréquence intermédiaire 25 et un détecteur d'enveloppe 26, l'oscillateur 22 étant connecté à une entrée du mélangeur 24. En outre, un détecteur sensible à la
phase 27 reçoit comme signaux d'entrée les signaux de sortie pro-
venant des amplificateurslogarithmiquesà fréquence intermédiaire 19 et 25 par l'intermédiaire d'amplificateurs à commande de gain automatique 28 et 30. Ces amplificateurs à commande de gain automatique 28 et 30 sont introduits pour que les niveaux de puissance apparaissant aux deux entrées du détecteur sensible
à la phase 27 soient les mêmes.
Les canaux de différence et de somme 7 et 8 du dispositif de réception se présentent en fait sous la forme d'un récepteur
superhétérodyne à accord fixe classique.
Le signal de sortie 8 apparaissant sur un conducteur 29 et provenant du canal de différence 7 du dispositif de réception fournit un signal d'instruction de vitesse ou d'inclinaison de
virage au pilote automatique 11 et le signal de sortie E appa-
raissant sur un conducteur 29a et provenant du détecteur sensible à la phase 17 fournit la direction ou le sens du virage qui est requis. Le signal de sortie f apparaissant sur un conducteur 29b et provenant du canal de somme 8 du dispositif de réception indique
l'intensité du signal reçu et ce signal est appliqué à un détec-
teur à seuil ajustable faisant partie de l'interface ou disposi-
tif intermédiaire 9, ce détecteur fournissant un signal de sortie lorsque les signaux d'entrée diminuent jusqu'à atteindre une valeur inférieure ou supérieure, selon ce qui est approprié, à
des niveaux prédéterminés, de telle sorte qu'un signal d'ins-
truction de vitesse ou d'inclinaison de virage constant est appliqué au pilote automatique 11 et, pendant l'existence de ce signal, les signaux de sortie provenant du canal de différence 7 du dispositif de réception et du détecteur sensible à la phase 27
sont inhibés ou bloqués.
L'interface ou dispositif intermédiaire 9 comprend une hor-
loge destinée à fournir une référence de temps, tandis qu'une référence de compas peut être obtenue à partir d'une valve de flux. L'interface 9 comprend également un détecteur d'impulsions manquantes pouvant être programmé de telle sorte que seuls des codes de radiobalises présélectionnées peuvent actionner ou activer l'ensemble selon l'invention, l'émetteur 3 de chaque radiobalise présentant une fréquence de sortie fixe qui est
fournie sous forme d'impulsions et codée par variation des lon-
gueurs ou durées d'impulsions et des périodes entre les impulsions.
Si l'on se réfère maintenant à la fig. 4, celle-ci est une représentation graphique du gain linéaire, exprimé en dB et porté en ordonnées, en fonction de l'angle de cap de l'engin aérien,
exprimé en degrés et porté en abscisses, par rapport à une radio-
balise donnée 2, les courbes 5' et 6' représentant respectivement les diagrammes de gain des deux antennes 5 et 6, tandis que les courbes 5" et 6" représentent les diagrammes de gain des signaux d'erreur. La fig. 5 est une représentation graphique du gain en puissance, exprimé en dB et porté en ordonnées, en fonction du cap de l'engin aérien, exprimé en degrés et porté en abscisses,
par rapport à une radiobalise donnée 2 pour les canaux de diffé-
rence et de somme 7 et 8 du dispositif de réception, la courbe 7' correspondant au premier canal et la courbe 8' au second. Il y a lieu de se rendre compte que lorsqu'une radiobalise donnée est en cours d'émission et que son émission est reçue par les antennes 5 et 6, la différence des amplitudes des signaux qui
sont reçus au niveau des antennes respectives et qui est détec-
tée par le canal de différence 7 du dispositif de réception indique s'il existe un écart dans le cap de l'engin aérien qui doit voler au-dessus de la radiobalise. S'il n'existe aucun écart,
il en résulte un signal de sortie 8 de valeur nulle et aucun si-
gnal d'instruction n'est donné au pilote automatique 11. Par con-
tre, s'il existe un écart, le signal de sortie g constitue alors un signal d'instruction pour le pilote automatique 11 et le signal de sortie ú du détecteur sensible à la phase indique le sens de ce signal d'instruction et le pilote automatique détermine la
modification demandée pour le cap de l'engin aérien par l'inter-
médiaire des gouvernes 12, ceci s'effectuant selon un processus continu. Lorsque cela est désiré, l'ensemble selon l'invention peut être conçu de manière à tenir compte de la vitesse et de
la direction du vent.
Une radiobalise donnée aura une zone d'émission spécifique
qui est représentée par le cercle 31 sur la figure 6 et, en sup-
posant que l'engin aérien 2 soit lancé selon une direction 32 vers cette radiobalise, sa navigation est commandée au-dessus de cette dernière comme cela a été décrit précédemment. Lorsque l'engin aérien vole en s'écartant de la radiobalise, le signal de sortie
du canal de somme 8 du dispositif de r6ception tend à dimi-
nuer du fait que la puissance du signal reçu décroît, mais il
reste en fait approximativement constant tant que l'amplifica-
teur logarithmique à fréquence intermédiaire 25 fonctionne à
l'intérieur de sa région de limitation. Lorsque ce signal dimi-
nue jusqu'à atteindre une valeur inférieure aux seuils prédé-
terminés qui sont établis par le détecteur à seuil ajustable
dans l'interface ou dispositif intermédiaire 9, le signal pré-
déterminé d'instruction de vitesse ou d'inclinaison de virage est fourni au pilote automatique 11 et l'engin aérien 1 effectue un virage à gauche selon le trajet 33 comme cela est visible sur la figure 6. Lorsque l'engin aérien 1 pénètre à nouveau dans la
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zone efficace ou active 31 de la radiobalise, l'ensemble selon l'invention détermine à nouveau la navigation de l'engin aérien au-dessus de cette radiobalise jusqu'à ce qu'un autre signal
d'instruction de vitesse ou d'inclinaison de virage soit déclen-
ché, de telle sorte que l'engin aérien effectue à nouveau un virage à gauche, comme représenté en 34, et cette procédure se
poursuit de telle sorte que l'engin aérien vole selon une trajec-
toire présentant la forme d'un huit avec précession, comme cela est représenté sur la fig. 6, jusqu'à ce qu'il soit rappelé ou ramené à sa base ou utilisé pour un autre exercice ou une autre opération. La puissance du signal reçu diminue lorsque l'engin aérien 1 passe au niveau de valeurs nulles dans le diagramme de
rayonnement de la radiobalise et, par conséquent, un signal d'ins-
truction de vitesse ou d'inclinaison de virage automatique pour-
rait être déclenché alors que cela n'est pas requis. Cependant, les retards apparaissant à l'intérieur du pilote automatique 11
de l'ensemble et dans la réponse de l'engin aérien sont suffisam-
ment importants pour que la trajectoire de cet engin aérien ne varie pas d'une façon significative pendant la période de temps
o cet engin aérien se trouve dans la zone de valeur nulle.
Lorsqu'il quitte cette zone de valeur nulle, l'engin aérien 1 tente à nouveau de s'orienter directement vers la radiobalise 2
ou à l'opposé de cette dernière.
En se référant à la figure 6, il y a lieu de se rendre compte que l'engin aérien 1 peut être réalisé de manière à
vagabonder ou rôder au-dessus d'une zone présentant des dimen-
sions supérieures à la zone d'émission de la radiobalise, les modifications fondamentales de la zone de vagabondage étant obtenues par ajustement du détecteur à seuil ajustable faisant partie de l'interface 9. Si l'on désire augmenter la zone de vagabondage au delà de celle qui est possible en utilisant le détecteur à seuil ajustable, il est possible d'employer un mécanisme de temporisation qui bloque ou inhibe le signal d'instruction de vitesse ou dtinclinaison de virage prédéterminé pendant une période de temps prédéterminée après qu'il aurait été 1O déclenché dans des circonstances normales par le détecteur à seuil
ajustable.
L'engin aérien peut être équipé de dispositifs destinés à détecter la présence d'une installation radar ou d'un véhicule à proximité de la radiobalise au-dessus de laquelle il fonctionne selon le mode à vagabondage semi-autonome et, lors d'une telle détection, il est Alors possible de le commander de manière à
détruire la cible détectée en utilisant un armement qu'il trans-
porte ou à agir en tant que marqueur pour d'autres systèmes
d'armes. Si l'engin aérien remplit un rôle de reconnaissance géné-
rale, l'interface ou dispositif intermédiaire 9 peut être program-
mé de telle sorte que cet engin aérien opère selon le mode à vagabondage semi-autonome au-dessus d'une première radiobalise
présélectionnée, se déplace ensuite jusqu'à une seconde radio-
balise présélectionnée et opère à nouveau selon le mode à vaga-
bondage semi-autonome, et ainsi de suite. L'engin aérien peut
avoir une liaison du type télémétrie avec sa station de base.
Normalement, la première radiobalise au-dessus de laquelle
l'engin aérien doit opérer selon le mode à vagabondage semi-auto-
nome est située à une certaine distance de la station de base, de telle sorte qu'il est préférable d'aider l'engin aérien à
localiser cette radiobalise du fait qu'un lancement dans la di-
rection générale de cette dernière peut ne pas être suffisant.
Pour obtenir ce résultat, il peut être prévu une série de radio-
balises 2 disposées le long de la route désirée et présentant des zones d'émission à chevauchement ou recouvrement partiel,
chacune de ces radiobalises ayant le même code ou un code diffé-
rent et l'interface 9 étant programmé de telle sorte que l'engin aérien 1 reçoit l'émission provenant de la première radiobalise et que sa navigation est commandée au-dessus de cette dernière en utilisant la technique précédemment décrite mais sans qu'il effectue un virage lorsque la puissance du signal reçu diminue jusqu'à atteindre une valeur inférieure à un niveau prédéterminé
Lorsque l'engin aérien est hors de portée de la première radio-
balise, il est conçu de manière à se caler ensuite sur la radio-
balise suivante et à voler au-dessus de cette dernière et ainsi de suite jusqu'à ce que soit atteinte la radiobalise au-dessus de laquelle l'engin aérien doit op6rer selon le mode à vagabondage semi-autonome. I1 y a lieu de se rendre compte que l'ensemble de navigation selon l'invention ne nécessite que des informations de cap ou de gisement en azimut d'une radiobalise 2 et que l'engin aérien ne doit pas nécessairement voler directement au-dessus de cette
radiobalise. Il y a également lieu de noter que si la zone effi-
cace d'une radiobalise a été représentée par un cercle 31 sur la fig. 6, il s'agit là de la situation idéale et il peut se
faire que la zone efficace présente en fait une forme irr6gu-
lière due à des obstacles, tels que des batiments élevés, exis-
tant dans cette zone, mais cela ne réduit en aucune façon l'effúi-
cacité de l'ensemble de navigation selon l'invention. Dans le cas o un obstacle réduit prématurément la puissance du signal reçu, l'engin aérien effectue simplement un virage plus tôt que prévu
et il n'est pas question de "perdre" la radiobalise 2.
Si l'on se réfère maintenant à la fig. 7, celle-ci montre un
mode de réalisation possible d'une radiobalise 2 selon l'inven-
tion. Cette radiobalise 2 comporte un corps g6néralement cylin-
drique 35 présentant une extrémité conique 36 à laquelle est adaptée une pointe 37 qui permet son implantation dans le sol, soit à la main, soit à la suite d'un largage à partir d'un engin aérien. L'autre extrémité du corps 35 porte un mât 38 auquel est adaptée une antenne 39 se pr6sentant sous la forme de deux dipÈles mutuellement perpendiculaires et présentant une forme
aérodynamique facilitant l'orientation convenable de la radio-
balise pendant sa chute libre. Un déphaseur de valeur I1/2 (non représenté) est inclus dans le dispositif d'alimentation de l'antenne de manière à donner la certitude que les deux dipôles sont alimentés en quadrature. L'antenne 39 présente un diagramme de rayonnement omnidirectionnel comme c'est le cas
pour une petite boucle horizontale, les signaux émis étant pola-
risés horizontalement. Cette antenne 39 est connectée à un 6metteur
12 2581217
classique à fréquence fixe qui est logé à l'intérieur du corps 35, le signal de sortie provenant de ce dernier se présentant sous la forme d'impulsions et étant codé en faisant varier la longueur ou durée des impulsions et la période de temps séparant les impulsions, comme cela a déjà été mentionné. Il est également prévu d'adapter a l'extérieur du corps 35 et selon des distances égales autour de ce dernier, quatre pieds de stabilisation 41 qui sont conçus de manière à se déplacer automatiquement à partir d'une position dans laquelle ils sont généralement de niveau avec la surface du corps 35 jusqu'à atteindre une position active dans laquelle ils sont inclinés par rapport au corps et pénètrent dans le sol, dont le plan est représenté en traits interrompus sur la figure 7. La radiobalise 2 peut être équipée d'un dispositif de destruction (non représenté) qui peut être actionné ou activé au bout d'un temps pré-établi après la mise en place ou le largage ou encore dans l'éventualité d'une intervention extérieure du genre examen ou modification d'emplacement. La charge destructive peut être
suffisamment importante pour remplir une fonction antipersonnels.
La radiobalise 2 est suffisamment petite pour être camouflée de manière à ressembler, par exemple, à un objet courant tel qu'une botte de jus de fruit. De préférence, la radiobalise présente une signature magnétique de faible puissance et, pour obtenir ce résultat, son corps 35 peut être constitué par une
matière plastique éventuellement renforcée par des fibres de verre.
La principale contrainte opérationnelle de l'ensemble décrit jusqu'ici consiste en la distance à laquelle les radiobalises 2 peuvent être détectées par l'engin aérien 1. Cette distance dépend elle-même d'une façon critique de la conception de l'émetteur de la radiobalise et des caractéristiques des antennes pour de faibles
angles d'incidence par rapport au sol. Il est évident que ces par-
ticularités dépendent essentiellement des caractéristiques du terrain correspondant à la zone d'émission (forme des collines,
végétation et bâtiments) ainsi que de l'orientation et de l'empla-
cement immédiats et réels de l'antenne 39 de la radiobalise, en tenant compte du fait que cette radiobalise pourrait se trouver
13 22581217
dans un fossé ou dans un sillon de labourage ou encore présenter une inclinaison néfaste. La distance de détection augmente avec
l'altitude de l'engin aérien 1, mais il est souhaitable de main-
tenir la trajectoire de vol de l'engin aussi basse que possible pour réduire sa vulnérabilité. La distance de détection détermine la zone de détection. Plus cette zone est importante, plus grande est l'erreur permise sur la distance de lancement et les estimations de cap et, également, plus importante est la tolérance permise pour les équipements qui sont utilisés pour amener l'engin aérien 1 jusqu'à une radio-
balise particulière et pour le ramener à cette radiobalise après qu'il a effectué une excursion de recherche à l'extérieur de la plage de détection. Par conséquent, la distance à partir de laquelle l'engin aérien 1 peut être lancé par rapport à une radiobalise spécifique quelconque 2 placée à couvert, la zone
couverte par l'engin aérien selon le mode à vagabondage semi-
autonome ainsi que l'altitude à laquelle on peut commander le vol de cet engin aérien constituent des paramètres qui sont tous déterminés essentiellement par la distance ou portée de détection
des radiobalises.
Le choix de la fréquence de fonctionnement de l'ensemble
selon l'invention est influencé essentiellement par les contrain-
tes correspondant aux dimensions des antennes et aux effets de l'environnement. Du fait de la nécessité d'obtenir des gains raisonnables à partir de petites antennes, il est possible d'écarter les fréquences audessous d'environ 300 MHz. La limite
supérieure des fréquences est déterminée par les effets de l'en-
vironnement, parmi lesquels les effets d'écran ou effets para-
sites du terrain sont les plus significatifs. Un émetteur situé au niveau du sol est susceptible d'être affecté d'une façon importante par les parasites ou effets d'écran provenant des arbres, des bâtiments, etc..., si de tels obstacles offrent une atténuation élevée à la fréquence porteuse. L'atténuation déterminée par des obstacles de ce genre dépend de la fréquence (par exemple l'atténuation d'unmur de briques sèches est d'environ
14 2258121?
2 dB à 400 MHz et 10 dB à 300 MHz) et favorise le choix des
basses fréquences.
La polarisation horizontale est celle qui convient le mieux
du fait que l'orsqu'on utilise la polarisation verticale le dia-
gramme polaire des antennes dépend d'une façon importante des constantes du sol et il est difficile de prévoir les performances
pour des angles faibles.
L'ensemble de navigation décrit jusqu'ici est relativement simple et cependant efficace pour maintenir un engin aérien dans une zone donnée en faisant fonctionner l'ensemble selon le mode à vagabondage semi-autonome. De plus, cet ensemble peut être utilisé pour déterminer la navigation de l'engin aérien jusqu'à
ce qu'il atteigne la zone choisie.
D'autres modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation de l'ensemble de navigation précédemment décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. Par exemple, le dispositif de réception situé dans l'engin aérien peut être basé sur un réseau du type interféromètre utilisant la comparaison de phases au lieu de la comparaison
d'amplitudes.
Claims (14)
1. Ensemble de navigation destiné à un engin aérien équipé d'un pilote automatique, cet ensemble comprenant au moins un émetteur placé au sol et un dispositif de réception monté dans l'engin aérien, cet ensemble étant caractérisé en ce que le dis- positif de réception comprend deux antennes (5,6) orientées de telle sorte que leurs diagrammes polaires se chevauchent ou se recouvrent partiellement et sont inclinés par rapport à l'axe longitudinal de l'engin aérien, un dispositif (7,8) destiné à fournir, à partir des signaux reçus par les antennes (5,6) depuis
l'émetteur ou depuis un émetteur sélectionné (2), un signal d'er-
reur indiquant la différence angulaire existant entre le cap de l'engin aérien et le cap de cet émetteur ou émetteur sélectionné (2) par rapport à l'engin aérien et pouvant être appliqué au pilote automatique de manière à aligner le cap de l'engin aérien avec le cap de cet émetteur ou émetteur sélectionné (2), et à fournir un signal représentant la distance de l'engin aérien par rapport à cet émetteur ou émetteur sélectionné (2), et un
dispositif (9) réagissant au signal de distance et pouvant fonc-
tionner de manière à déclencher une manoeuvre de virage de l'en-
gin aérien de telle sorte que ce dernier vole continuellement en
va-et-vient au-dessus de cet émetteur ou émetteur sélectionné (2).
2. Ensemble suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif destiné à fournir le signal de distance est un dispositif de sommation (14) qui effectue la somme des amplitudes des signaux reçus par les deux antennes (5,6), la puissance du signal constituant une indication de la distance séparant l'engin aérien de l'émetteur considéré (2), le dispositif (9) réagissant au signal de distance étant un dispositif à seuil qui déclenche un virage de l'engin aérien lorsque le signal de sommation diminue
jusqu'à atteindre une valeur inférieure à une valeur prédéterminée.
3. Ensemble suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif à seuil (9) déclenche un signal d'instruction de virage appliqué au pilote automatique lorsque le signal de somme
diminue jusqu'à atteindre une valeur inférieure au seuil prédéter-
mine.
16 22581217
4. Ensemble suivant la revendication 2, caractérisé en ce que
le dispositif à seuil (9) est connecté à un mécanisme de tempori-
sation, ce dernier déclenchant-un signal d'instruction de virage après l'écoulement d'une période de temps prédéterminée suivant la réception d'un signal de sortie provenant du dispositif à seuil.
5. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 2 à
4, caractérisé en ce que le signal d'instruction de virage présente toujours le même sens, de telle sorte que la trajectoire de vol de l'engin aérien présente la forme d'un huit avec précession
centré sur ledit émetteur ou émetteur sélectionné.
6. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce qu'il comprend en outre plusieurs émetteurs (2) placés au sol et situés le long d'une trajectoire de vol désirée pour l'engin aérien, les zones d'émission des émetteurs voisins
(2) se chevauchant ou se recouvrant partiellement et chaque émet-
yeur possédant un code, un dispositif programmable (9) étant monté dans l'engin aérien et fonctionnant en réponse aux signaux codés provenant de ces émetteurs, et en ce que, lors de l'utilisation, l'engin aérien est lancé en direction du premier émetteur (2) le
long de la trajectoire de vol désirée et sa navigation est com-
mandée dans la direction de cet émetteur (2) en utilisant le signal codé qui est émis par ce dernier et pour la sélection
duquel a été programmé le dispositif programmable (9), la naviga-
tion de l'engin aérien étant ensuite commandée dans la direction de l'émetteur suivant (2) et ainsi de suite jusqu'à ce que soit atteint l'émetteur au-dessus duquel l'engin aérien doit effectuer
son vol en va-et-vient.
7.Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6,
caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif program-
mable (9) programmé de manière à déterminer la navigation de l'engin aérien jusqu'à un emplacement prédéterminé avant que ce dernier n'effectue son vol en va-et-vient au-dessus d'un émetteur
sélectionné (2) placé au niveau de cet emplacement.
8. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que l'émetteur ou chaque émetteur (2) comprend une partie formant corps (35) comportant une extr6mité (36,37) destinée à l'implantation dans le sol et l'extrémité opposée équipée d'une antenne (39), et un dispositif de stabilisation (41) conçu de manière à être rendu actif lors de l'impact de l'émetteur (2) sur le sol.
9. Emetteur faisant partie d'un ensemble de navigation sui-
vant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractéris6 en
ce qu'il comprend une partie formant corps (35) comportant une
extrémité (36,37) destinée à l'implantation dans le sol et l'ex-
trémité opposée équipée d'une antenne (39), et un dispositif de stabilisation (41) conçu de manière à être rendu actif lors
de l'impact de l'6metteur (2) sur le sol.
10. Emetteur suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de stabilisation comprend plusieurs pieds (41) montés à pivotement sur le corps (35) et inclinés vers le bas
par rapport au corps en position de fonctionnement.
11. Emetteur suivant l'une des revendications 9 ou 10,
caractérisé en ce que l'antenne (39) se présente sous la forme de deux dipôles mutuellement perpendiculaires et présente une
forme aérodynamique de manière à faciliter l'orientation conve-
nable de l'émetteur (2) pendant sa chute libre.
12. Emetteur suivant l'une quelconque des revendications
9 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'alimentation en énergie qui est rendu actif lors de l'impact
de l'émetteur sur le sol.
13. Emetteur suivant l'une quelconque des revendications 9
a 11, caract6risé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'alimentation en énergie qui est rendu actif par un mécanisme
de temporisation.
14. Emetteur suivant l'une quelconque des revendications 9
à 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'alimentation en énergie qui est rendu actif par un commutateur acoustique.
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