L' invention concerne un système de désignation comprenant un appareil de suivi d'une désignation d'au moins une cible par au moins un désignateur laser.

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION

Dans le domaine militaire, il est aujourd'hui connu de guider une munition (missile ou bombe) à l'aide d'un désignateur laser. Ce type de guidage est ainsi appelé guidage semi-actif laser (ou encore SAL) .

Le désignateur laser émet de brèves impulsions laser qui, lorsqu'elles sont dirigées vers une cible donnée, permettent de générer une tâche de désignation de la cible. Les caractéristiques principales d'un désignateur laser sont les suivantes :

• Sa longueur d'onde d'émission (typiquement égale à 1064 nanomètres) ,

• L'énergie émise par impulsion (typiquement supérieure ou égale à 50 milliJoules) ,

• La durée d'une impulsion (typiquement quelques dizaines de nanosecondes) ,

• La période de répétition des impulsions.

Pour assurer un guidage, on s'appuie sur la tâche de désignation .

A cet effet, il est connu deux types d'appareils comprenant un dispositif optronique détectant les tâches de désignation à savoir :

- les appareils montés directement sur les munitions afin de permettre à la munition considérée de pouvoir atteindre la cible désignée à l'aide des tâches de désignation, les appareils déportés des munitions pour s'assurer que les tâches de désignation sont bien sur la cible visée. Or, dans les deux cas, la nature du rayonnement laser généré par le désignateur laser (longueur d'onde, caractère impulsionnel court et répétitif ...) impose des contraintes multiples pour pouvoir détecter les tâches de désignation. En particulier, l'appareil doit être sensible à la longueur d'onde particulière propre au désignateur laser et doit pouvoir appréhender l'aspect impulsionnel du désignateur laser impliquant que la tâche de désignation n'est existante que par intermittence.

Ainsi, l'appareil comporte usuellement une caméra InGaAs (pour arséniure d'indium-gallium) associée à un dispositif de synchronisation externe. L'appareil va déclencher une prise d'image par la caméra lorsqu'une tâche de désignation sera présente, en synchronisant la prise de vue de la caméra avec la génération d'une impulsion laser par le désignateur :

• Soit en se basant sur le chronogramme d'émission du désignateur laser (dans le cas d'un système collaboratif) ,

• Soit en associant au dispositif de synchronisation un dispositif de détection non-imageant du désignateur laser comme un localisateur de point laser (ou « laser spot tracker » en anglais) ou un capteur à détection d' évènement .

Ces techniques s'avèrent toutefois coûteuses et complexes à mettre en œuvre .

OBJET DE L'INVENTION

Un but de l'invention est de proposer un système de désignation simplifié de suivi d'une désignation d'une cible par au moins un désignateur laser.

RESUME DE L'INVENTION

En vue de la réalisation de ce but, on propose un système asynchrone de désignation d'au moins une cible comprenant au moins un désignateur laser associé à au moins un appareil de suivi d'une désignation, l'appareil comprenant :

- Un dispositif optronique comportant :

• Au moins un capteur d'imagerie optique, et

• Au moins une optique d' imagerie adaptée pour diriger des rayons lumineux sur une surface sensible du capteur,

- Une unité de traitement conformée pour analyser des données transmises par le capteur afin de déterminer une position d'au moins une tâche de désignation générée, par un désignateur laser destiné à être associé à l'appareil de suivi d'une désignation, le capteur étant un capteur sur silicium, l'appareil comportant des moyens de commande du capteur aptes à modifier au moins un paramètre du capteur afin d' imager en service au moins une tâche de désignation générée par le désignateur laser par intervalle de temps donné prédéterminé, ledit intervalle étant répété périodiquement, l'appareil étant asynchrone avec le désignateur laser.

Les inventeurs ont pu constater qu'il était possible avec l'invention de suivre de manière précise la désignation d'un désignateur laser. De manière avantageuse, l'invention est dépourvue de dispositif de synchronisation externe et peut fonctionner sans recourir au chronogramme d'émission du désignateur laser.

L'invention s'avère ainsi simple.

Par ailleurs, l'invention s'avère relativement peu coûteuse .

Optionnellement , le capteur est un capteur de semi- conducteur en métal oxyde complémentaire (ou capteur CMOS pour l'acronyme anglais « Complementary Metal Oxyde Semiconductor ») .

Optionnellement, l'appareil comporte au moins un dispositif de filtrage spectral agencé en amont du capteur et adapté pour augmenter en service un rapport intensité de rayonnement reçu du désignateur laser sur intensité de rayonnement reçu de l ' environnement ambiant .

Optionnellement le dispositif de filtrage spectral est un dispositif de filtrage spectral variable en largeur spectrale et/ou en atténuation .

Optionnellement le dispositif de filtrage spectrale est agencé en amont de l ' optique d' imagerie et/ou au sein de l ' optique d' imagerie .

Optionnellement les moyens de commande exécutent au moins une boucle d' asservissement pour modifier le au moins un paramètre du capteur à partir d' au moins les données transmises par le capteur .

Optionnellement les moyens de commande contrôlent également le dispositif de filtrage spectral .

Optionnellement le paramètre modifié par les moyens de commande est un temps d' intégration du capteur et/ou une période image du capteur .

Optionnellement le capteur comprend une fonction permettant au capteur d' avoir plusieurs temps d' intégration .

Par exemple le capteur comprend une fonction d' acquisition intra-trame .

Par exemple le capteur comprend une fonction d' acquisition inter-trame à haute plage dynamique .

Optionnellement, le désignateur laser est déporté de l ' appareil de suivi ou l ' appareil de suivi est porté par le même support que le désignateur laser .

Optionnellement le système est configuré pour acquérir une image cible incluant une tâche de désignation et une image scène et pour fusionner les deux images .

Optionnellement, le capteur comprend une fonction permettant d' avoir plusieurs temps d' intégration au cours d' une même période image du capteur, et/ou les moyens de commande exécutent au moins une boucle d'asservissement pour modifier le au moins un paramètre du capteur (5) à partir d'au moins les données transmises par le capteur afin de modifier au moins un temps d' intégration (Tint) du capteur de sorte que les périodes de répétition des impulsions laser (PRI) du désignateur laser (2) ne se retrouvent pas incluses dans les cas problématiques définis par l'équation suivante :

- avec ,

- , et

- ε = (Ttrame - Tint) / ΔTmax x Ttrame où Tint est le temps d'intégration du capteur, Ttrame le temps de trame du capteur et ΔTmax l'intervalle de temps donné prédéterminé .

Optionnellement , le dispositif de filtrage spectrale est variable en largeur spectrale et comporte au moins un filtre passe-haut montant et au moins un filtre passe-bas coupant, l'unité de traitement exécutant une boucle d'asservissement pour commander le dispositif de filtrage spectral à partir de l'analyse des images transmises par le capteur.

Par exemple, l'unité de traitement exécute une boucle d'asservissement pour commander le dispositif de filtrage spectral à partir de l'analyse des images transmises par le capteur en agissant sur la valeur de la longueur d'onde d'au moins l'un des filtres.

Par exemple, l'unité de traitement commande le dispositif de filtrage spectral pour pouvoir agir sur la valeur de la longueur d'onde d'au moins l'un des filtres en fonction du niveau d'éclairage de l'environnement ambiant détecté sur les images transmises par le capteur.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l' invention .

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

L' invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit en référence aux figures annexées parmi lesquelles :

[Fig. 1] la figure 1 illustre schématiquement un système de désignation selon un mode de réalisation particulier de 1' invention ;

[Fig. 2] la figure 2 est un diagramme caractérisant une première version d'un filtre associé à un capteur du système illustré à la figure 1 ;

[Fig. 3] la figure 3 est un diagramme caractérisant une deuxième version d'un filtre associé à un capteur du système illustré à la figure 1 ;

[Fig. 4a] la figure 4a est un chronogramme illustrant schématiquement les périodes images d'un capteur du système illustré à la figure 1 ainsi que le moment où des impulsions laser sont générées par le désignateur laser dudit appareil ;

[Fig. 4b] la figure 4b est un chronogramme illustrant schématiquement le déphasage entre les périodes images et le moment où les impulsions laser sont générées, pour deux impulsions successives, selon ce qui a déjà été indiqué à la figure 4a ;

[Fig. 5] la figure 5 est un chronogramme illustrant schématiquement le déphasage entre deux temps d'intégration au cours d'une même période image d'un capteur du système illustré à la figure 1;

[Fig. 6] la figure 6 est un chronogramme illustrant schématiquement le déphasage entre deux temps d'intégration au cours de plusieurs périodes images d'un capteur du système illustré à la figure 1 selon une possibilité particulière de stratégie de commande dudit capteur ;

[Fig. 7] la figure 7 est un chronogramme illustrant schématiquement le déphasage entre deux temps d'intégration au cours d'une même période image d'un capteur du système illustré à la figure 1 selon une autre stratégie particulière de commande dudit capteur ;

[Fig. 8] la figure 8 illustre schématiquement un exemple d'un premier agencement possible d'un appareil de suivi d'une désignation du système symbolisé à la figure 1 ;

[Fig. 9] la figure 9 illustre schématiquement un exemple d'un deuxième agencement possible d'un appareil de suivi d'une désignation du système symbolisé à la figure 1 ;

[Fig. 10] la figure 10 illustre schématiquement un exemple d'un troisième agencement possible d'un appareil de suivi d'une désignation du système symbolisé à la figure 1 ;

[Fig. 11] la figure 11 est un chronogramme illustrant schématiquement une période image d'un capteur du système illustré à la figure 1.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

En référence à la figure 1, un système 1 de désignation d'au moins une cible C selon un mode de réalisation particulier de l'invention comprend un désignateur laser 2 et un appareil 3 de suivi d'une désignation de la cible C à l'aide dudit désignateur laser 2. Le désignateur laser est par exemple un désignateur laser militaire.

Le système 3 comporte un dispositif optronique 4 comprenant un capteur 5 d'imagerie optique. Le dispositif optronique 4 comporte par ailleurs au moins une optique d' imagerie 6 adaptée pour focaliser des rayons lumineux en entrée du dispositif optronique 4 sur une surface sensible du capteur 5 .

Le système 3 comporte également une unité de traitement 7 qui est connectée au dispositif optronique 4 . L' unité de traitement 7 est par exemple un processeur, un microprocesseur, un calculateur, un microcalculateur, un microordinateur...

L' unité de traitement 7 est apte à exécuter une ou plusieurs boucles d' asservissement pour commander le dispositif optronique 4 , en particulier le capteur 5 et/ou un ou plusieurs dispositifs de filtrage spectral du dispositif optronique 4 , à partir notamment de données fournies par le capteur 5 comme nous le verrons par la suite .

En service , le désignateur laser 2 génère des impulsions laser qui , au contact de la cible C, font apparaitre des tâches de désignation sur la cible . En particulier, le désignateur laser 2 génère de brèves impulsions laser . Par exemple et de manière non limitative le désignateur laser 2 génère des impulsions laser de l ' ordre de plusieurs dizaines de nano-secondes et par exemple de l ' ordre de la dizaine de nano-secondes et par exemple compris entre 8 et 12 nano-secondes .

On comprend ainsi que les tâches de désignation apparaissent à une fréquence correspondante à la fréquence d ' émission des impulsions laser . Le désignateur laser 2 présente ici une longueur d' onde d' émission de sensiblement 1064 nanomètres (nm) . Par sensiblement , on entend que la longueur d' onde d' émissions du désignateur laser est de 1064 nanomètres à plus ou moins 20 nanomètres, est par exemple à plus ou moins 10 nanomètres et par exemple à plus ou moins 1 nanomètre et par exemple à plus ou moins 0 . 4 nanomètre et par exemple à plus ou moins 0 . 1 nanomètre .

La longueur d' onde des impulsions laser émises appartient à une bande de longueur d ' onde captée par le dispositif optronique 4 de sorte que les tâches de désignation sont transmises par l ' optique d' imagerie 6 et captées par le capteur 5 . Le capteur 5 génère ainsi des images cibles liées aux tâches de désignation (ou génère des informations permettant de générer elles-mêmes des images cibles liées aux tâches de désignation au niveau par exemple de l ' unité de traitement 7 - pour simplifier la suite de la description, on considère ici que l ' optique d' imagerie 6 est adaptée pour former sur la surface sensible du capteur 5 au moins une image cible et que le capteur 5 fournit directement des images cibles à l ' unité de traitement 7 ) . A partir de là, l ' unité de traitement 7 peut analyser les images cibles afin d' estimer une position des tâches de désignation vis-à-vis de la cible C :

Soit parce que la tâche de désignation et la cible C sont visibles simultanément sur une même image cible ;

Soit parce que les images fournies par le dispositif optronique 4 présentent par intermittence une image cible comprenant la tâche laser et une image sur laquelle la cible C est seule visible , images qui peuvent être fusionnées par l ' unité de traitement 7 ;

Soit parce que l ' unité de traitement 7 fusionne les images cibles fournies par le dispositif optronique 4 avec des images , sur laquelle la cible C est visible , fournies par une autre voie d' imagerie du système 1 que le dispositif optronique 4 (l'autre voie d'imagerie faisant ou non partie du système 1) .

Ceci permet d'assurer un suivi de la désignation de la cible C par le désignateur laser 2.

Par ailleurs, le capteur 5 est un capteur sur silicium. Par exemple le capteur 5 est un capteur CMOS sur silicium. Ceci est particulièrement avantageux du fait de la longueur d'onde d'émission du désignateur laser 2.

En effet, un capteur sur silicium est naturellement sensible à la longueur d'onde d'émission de 1064 nm du désignateur laser 2. Dans les faits, sur le domaine spectral compris entre 400 nm et 1100 nm, plus l'épaisseur d'une couche épitaxiale d'un capteur sur silicium est importante, plus une proportion importante des photons à une longueur d'onde de 1064 nm incidents seront détectés par le capteur.

Les inventeurs ont ainsi pu trouver dans le commerce, des capteurs sur silicium présentant une sensibilité allant jusqu'à 1100 nm les rendant compatibles avec la détection des tâches laser générées par le désignateur laser 2. De tels capteurs s'avèrent en outre moins coûteux que les capteurs habituellement utilisés comme par exemple les capteurs InGaAs .

Le capteur 5 est ainsi apte à capter un signal optique dans une bande de longueurs d'onde comprenant la longueur d'onde d'émission du désignateur laser 2 de sensiblement 1064 nm. De préférence, le système 3 comporte au moins un dispositif de filtrage spectral 9 associé au capteur 5 afin d'optimiser la sensibilité de celui-ci à la détection des tâches de désignation. Le dispositif de filtrage spectral 9 est agencé en amont du capteur 5 (c'est-à-dire entre la cible C et le capteur 5) . Par exemple, comme visible aux figures 8, 9 et 10, le dispositif de filtrage spectral 9 est agencé en amont de l'optique d'imagerie 6 et/ou à l'intérieur de l'optique d'imagerie 6 et/ou en aval de l'optique d'imagerie entre l'optique d'imagerie 6 et le capteur 5. Par exemple le système 3 comporte plusieurs dispositifs de filtrage 9 spectral associés au capteur 5 : un premier en amont de l'optique d'imagerie 6, un deuxième à l'intérieur de l'optique d'imagerie 6 et un troisième en aval de l'optique d'imagerie 6 entre l'optique d'imagerie 6 et le capteur 5. La description qui suit d'un dispositif de filtrage spectral 9 est applicable aux autres dispositifs de filtrage spectral.

Les inventeurs ont pu constater qu' il était avantageux d'associer au capteur 5 au moins un dispositif de filtrage spectral 9 limitant les rayonnements lumineux captés par le capteur 5 et provenant de l'éclairage ambiant.

De préférence, le système comporte un dispositif de filtrage spectral 9 qui est adapté pour augmenter un rapport intensité de rayonnement reçu du désignateur laser 2 sur intensité de rayonnement reçu de l'environnement ambiant .

En référence à la figure 2, selon une première version, le dispositif de filtrage spectral 9 est un dispositif de filtrage spectral 9 qui comporte (ou est) un filtre passe- bande permettant de bloquer, ou du moins de limiter, les rayonnements dont la longueur d'onde n'est pas comprise dans l'intervalle [λ1 ; λ2] , λ1 et λ2 permettant ainsi de caractériser le filtre. Le dispositif de filtrage spectral 9 est dit fixe en largeur spectrale i.e. la largeur spectrale dudit dispositif (caractérisée par l'intervalle [λ1 ; λ2] ) est fixe. Les inventeurs ont pu constater qu'il était particulièrement avantageux d'avoir recours à un dispositif de filtrage spectral 9 qui inclut toujours la longueur d'onde d'émission du désignateur laser 2.

Ceci permet en effet de réduire les rayonnements captés par le capteur 5 provenant de l'environnement ambiant sans réduire pour autant ceux provenant du désignateur laser 2. Ceci permet au capteur 5 de détecter plus aisément et de manière plus précise les tâches de désignation.

On choisit l'intervalle [λ1 ; λ2] de manière à ce que ledit intervalle comprenne la longueur d'onde d'émission de sensiblement 1024 nm du désignateur laser 2 (appelée par la suite Adés ignateur) •

De préférence, on choisit l'intervalle [λ1 ; λ2] de manière à ce que ledit intervalle soit centré sur λ _désignateur .

Préférentiellement, l'intervalle [λ1 ; λ2] est choisi de sorte à être un intervalle étroit. En effet, la capacité du filtre passe-bande à limiter les rayonnements provenant de l'environnement ambiant sera d'autant plus grande que l'intervalle [λ1 ; λ2] sera étroit. Un intervalle de longueurs d'ondes est considéré comme étroit lorsqu'il est par exemple inférieur à 100 nm et par exemple inférieur à 50 nm et par exemple inférieur à 30 nm.

L'intervalle de longueurs d'ondes dépend entre autres :

- de la tolérance de fabrication du dispositif de filtrage spectral 9, de l'incidence des rayons lumineux atteignant le dispositif optronique 4 - des raies d'émission laser possibles sur la plage de température d'utilisation du désignateur laser 2, liées aux propriétés du cristal utilisé dans le désignateur laser 2.

De préférence, quel que soit l'intervalle [λ1 ; λ2] , le dispositif de filtrage spectral 9 est amovible.

De la sorte, le dispositif de filtrage spectral 9 peut n'être utilisé que dans les cas où il est nécessaire de diminuer l'intensité lumineuse de l'environnement ambiant. En référence à la figure 3, selon une deuxième version, le dispositif de filtrage spectral 9 comporte (ou est) un filtre passe-bande permettant de bloquer, ou du moins de limiter, les rayonnements dont la longueur d'onde n'est pas comprise dans l'intervalle [λ1 ; λ2] , λ1 et λ2 permettant de caractériser le filtre. Le dispositif de filtrage spectral 9 est dit variable en largeur spectrale i.e. la largeur spectrale dudit dispositif (caractérisée par l'intervalle [λ1 ; λ2]) est variable. Le dispositif de filtrage spectral 9 permet ainsi de modifier la valeur deλ1 et/ou de λ2 et/ou le taux de réjection du filtre en dehors de l'intervalle [λ1 ; λ2] .

Par exemple le dispositif de filtrage spectral 9 comporte au moins un filtre passe-haut montant à λ1 et au moins un filtre passe-bas coupant à λ2. Ainsi, en agissant sur λ2 et/ou λ1 (via par exemple un dispositif mécanique) , il est possible de modifier la largeur de la bande passante λ2-λ1. Par exemple le dispositif mécanique (faisant ou non partie du dispositif de filtrage spectral 9) peut :

- modifier l'inclinaison du filtre passe-haut montant à λ1 et/ou du filtre passe-bas coupant à λ2 pour modifier ces longueurs d'onde, et/ou

- utiliser des jeux de filtres (le jeu comprenant plusieurs filtres passe-haut montant avec des caractéristiques différentes et/ou plusieurs filtres passe-bas coupant avec des caractéristiques différentes) pour modifier ces longueurs d'onde par exemple en remplaçant un filtre par un autre ou bien en combinant le filtre en place avec au moins un autre filtre.

Les inventeurs ont pu constater qu' il était particulièrement avantageux d'avoir recours à un dispositif de filtrage spectral 9 qui inclut toujours la longueur d'onde d'émission du désignateur laser 2.

Ceci permet en effet de réduire les rayonnements captés par le capteur 5 provenant de l'environnement ambiant sans réduire pour autant ceux provenant du désignateur laser 2. Ceci permet au capteur 5 de détecter plus aisément et de manière plus précise les tâches de désignation.

On choisit donc de préférence l'intervalle [λ1 ; λ2 ] de manière à ce que ledit intervalle comprenne la longueur d'onde d'émission de sensiblement 1024 nm du désignateur laser 2 (appelée par la suite λ _désignateur ) .

De préférence, on choisit l'intervalle [λ1 ; λ2] de manière à ce que ledit intervalle soit centré sur λ _désignateur .

Préférentiellement, l'intervalle [λ1 ; λ2 ] est choisi de sorte à être un intervalle étroit. En effet, la capacité du filtre passe-bande à limiter les rayonnements provenant de l'environnement ambiant sera d'autant plus grande que l'intervalle [λ1 ; λ2] sera étroit. Un intervalle de longueurs d'ondes est considéré comme étroit lorsqu'il est par exemple inférieur à 100 nm e par exemple inférieur à 50 nm et par exemple inférieur à 30 nm. L'intervalle de longueurs d'ondes dépend entre autres :

- de la tolérance de fabrication du dispositif de filtrage spectral 9, de l'incidence des rayons lumineux atteignant le dispositif optronique 4,

- des raies d'émission laser possibles sur la plage de température d'utilisation du désignateur laser 2, liées aux propriétés du cristal utilisé dans le désignateur laser 2.

De préférence, quel que soit l'intervalle [λ1 ; λ2] , le dispositif de filtrage spectral 9 est amovible.

De la sorte, le dispositif de filtrage spectral 9 peut n'être utilisé que dans les cas où il est nécessaire de diminuer l'intensité lumineuse de l'environnement ambiant.

Le fait d'avoir un dispositif de filtrage spectral 9 variable en largeur spectrale permet de ne pas être trop limité dans le choix de la largeur bande passante en particulier au niveau de la valeur de λ1 et/ou λ2. Ceci particulièrement avantageux car il est ainsi possible d'adapter la valeur de la largeur de la bande passante selon le niveau d'éclairement de l'environnement ambiant et/ou pour permettre au capteur de générer différents types d'images comme une image de l'environnement ambiant (appelée « image scène ») et une image de la tâche de désignation (appelée « image cible ») .

De préférence, l'unité de traitement 7 exécute une boucle d'asservissement pour commander le dispositif de filtrage spectral 9 variable en largeur spectrale à partir de l'analyse des images transmises par le capteur 5. Par exemple, l'unité de traitement 7 commande le dispositif de filtrage spectral 9 pour pouvoir agir sur les valeurs λ1 et λ2 en fonction du niveau d' éclairage de l ' environnement ambiant détecté sur les images transmises par le capteur 5 .

Par exemple la boucle d' asservissement est définie de manière à ce que le dispositif de filtrage spectral 9 variable en largeur spectrale puisse limiter au maximum une saturation du capteur 5 tout en conservant un niveau de rayonnement lumineux provenant de l ' environnement ambiant qui soit exploitable pour le cas où l ' on peut visualiser une même image la cible C et la tâche de désignation .

En revanche , si le dispositif optronique 4 acquiert en intermittence des images scènes comprenant la cible C et des images cibles , la boucle d' asservissement modifie de manière correspondante une ou plusieurs caractéristiques du dispositif de filtrage spectral 9 selon l ' image à acquérir .

Sur un autre aspect, comme plus visible à la figure 11 , on rappelle que pour un capteur optique il faut distinguer le temps d' intégration Tint , qui va donner l ' intervalle de temps pendant lequel la surface sensible du capteur va être active, du temps de trame Ttrame qui inclut ledit temps d' intégration Tint ainsi que le temps de transmission d' informations acquises durant Tint pour générer une image à partir desdites informations . En conséquence , Ttrame définit la période de temps séparant deux images successives et Tint la fenêtre temporelle d' activation de la surface sensible du capteur .

Usuellement Tint débute en même temps que Ttrame . Dans notre cas , les impulsions laser générées par le désignateur laser 3 sont très brèves . En conséquence , si une des impulsions laser du désignateur laser 2 est générée entre deux temps d' intégration Tint successifs du capteur 5 , la tâche de désignation correspondante ne sera pas imagée par le dispositif optronique 4 .

De préférence , le système 1 comporte des moyens de commande

10 du capteur 5 aptes à pouvoir modifier en service au moins un paramètre du capteur 5 afin que le capteur puisse imager au moins une fois , par intervalle de temps donné prédéterminé , une tâche de désignation générée par le désignateur laser .

11 convient de noter que le désignateur laser 2 va générer plusieurs impulsions laser par seconde et typiquement 5 impulsions laser ou plus par seconde . En conséquence , il n' est pas nécessaire pour réussir la mission de suivi de désignation d' imager chaque impulsion laser générée par le désignateur laser 2 . Il convient toutefois d' assurer de pouvoir imager au moins une tâche de désignation pendant un intervalle de temps donné prédéterminé , noté par la suite ΔTmax ( , i . e . pendant ΔTmax au moins une tâche de désignation laser est imagée .

L' intervalle de temps donné prédéterminé ΔTmax est par exemple inférieur à 2 secondes et par exemple inférieur à 1 seconde . L' intervalle de temps donné prédéterminé ΔTmax doit donc être entendu comme une fenêtre temporelle dont la durée est fixe et qui se déclenche après une impulsion laser captée par le dispositif optronique 4 .

Les moyens de commande 10 sont par exemple intégrés à l ' unité de traitement 7 . En particulier, il est judicieux que les moyens de commande 10 puissent agir sur le temps d'intégration Tint et/ou Ttrame du capteur 5 afin de s'assurer de pouvoir imager au moins une tâche de désignation par intervalle de temps donné prédéterminé ΔTmax.

Si le système 1 était synchrone alors l'instant où des impulsions laser seraient générées par le désignateur laser 2 serait connu des moyens de commande 10. Par exemple le désignateur laser 2 serait connecté à l'appareil 3 et par exemple à l'unité de traitement 7.

L'unité de traitement 7 commanderait alors le capteur 5 de sorte que le temps d' intégration Tint débuterait à l'instant où le désignateur laser 2 générerait une impulsion laser (l'intervalle de temps donné prédéterminé ΔTmax étant alors égal à Ttrame) , Tint étant défini de sorte à couvrir le temps nécessaire pour que l'impulsion laser puisse aller du désignateur laser 2 à la cible C (située à une distante D du capteur 5) avant de revenir au dispositif optique 4.

Si l'on se plaçait dans le cas particulier de la figure 1, où le désignateur laser 2 et l'appareil 3 étaient à une distance similaire D de la cible C (par exemple parce qu' ils seraient portés par le même support et sont donc co-localisés ) , Tint serait défini par la formule suivante

D = Tint x c ₀ / (2 x n) c ₀ désignant la célérité de la lumière dans le vide, n désignant l'indice de réfraction du milieu dans lequel se propage les impulsions laser, à la longueur d'onde d'émission du désignateur laser 2. Dans un autre cas où le désignateur laser 2 et l ' appareil 3 ne seraient pas à la même distance de la cible C (par exemple parce qu' ils seraient portés par deux supports différents et ne seraient donc pas co-localisés ) , Tint serait alors défini par la formule suivante :

D1+D2 = Tint x c ₀ / n

D1 désignant la distance entre la cible C et le désignateur laser 2 ,

D2 désignant la distance entre la cible C et l ' appareil 3 . Le paramètre modifiable du capteur 5 par les moyens de commande 10 serait au moins son temps d' intégration Tint . Selon une première variante, on pourrait faire débuter le temps d' intégration Tint non pas à chaque instant où le désignateur laser 2 générerait une impulsion laser mais selon une périodicité basée sur la fréquence des impulsions laser (par exemple le temps d' intégration Tint ne débuterait qu' une fois toutes les deux impulsions laser au moment où la deuxième impulsion laser serait générée - l ' intervalle de temps donné prédéterminé ΔTmax étant alors égale à 2 *Ttrame ) .

Selon une deuxième variante (éventuellement combinable à la première variante ) , le temps d' intégration Tint ne débuterait pas au moment où une impulsion laser est générée, mais après un intervalle de latence prédéfini . Ceci pourrait ainsi permettre de limiter une saturation de la zone sensible du capteur 5 par la rétrodiffusion de l ' impulsion laser au début de sa propagation .

Ainsi selon une possibilité de cette deuxième variante , si l ' on cherchait à minimiser Tint, on pourrait faire débuter le temps d' intégration Tint après un temps dT qui suit l ' émission d' une l ' impulsion laser de sorte que : (dT x c ₀ / n) < (D1 + D2)

Néanmoins selon l'invention, le système 1 est asynchrone. Le désignateur laser 2 est ici un désignateur laser externe et n'est donc pas connecté à l'appareil 3 ni à l'unité de traitement 7 de l'appareil 3. De la sorte l'instant où des impulsions laser sont générées par le désignateur laser 2 n'est pas connu des moyens de commande du capteur 5.

La solution proposée pour le cas où le système 1 serait synchrone n'est donc pas applicable ici. En conséquence deux autres possibilités vont être à présent décrites.

Première possibilité

En notant t _LAS,Dn l'instant de la nième impulsion laser détectée par le capteur 5 (via la tâche de désignation) , et t _LAS,Dn+1 la suivante, il convient donc d'avoir : t _LAS,Dn+1 ^_ t _LAS,Dn ≤ ΔTmax

Il faut ainsi pouvoir caractériser le déphasage entre les impulsions laser générées par le désignateur laser 2 et la prise d' images par le dispositif optronique 4 comme visible à la figure 4a.

En référence à la figure 4b, en considérant que deux impulsions laser successives sont séparées de M trames (i.e. une trame étant définie temporellement par une unique période image Ttrame) , le déphasage induit 5t est défini comme étant le reste de la division euclidienne de la période de répétition des impulsions laser (PRI) , par la période image Ttrame : PRI = M x Ttrame + δt

Par corrélation entre le temps de trame Ttrame et la PRI, la probabilité qu'au moins une tâche de désignation puisse être imagée durant ΔTmax est importante.

En pratique, les cas jugés problématiques (c'est-à-dire qu'il n'y aura pas de tâche de désignation imagée au cours d'un ou plusieurs ΔTmax) sont identifiables de la manière suivante :

- si Ttrame > Tint ≥ Ttrame/2, alors les cas problématiques sont PRI ∈ [k x Ttrame - ε ; k x Ttrame + ε] avec et ε défini par ε = (Ttrame - Tint) / ΔTmax x Ttrame ;

- Si Ttrame/2 > Tint ≥ Ttrame/3, alors en plus des cas problématiques précédemment identifiés, il apparait de nouveaux cas symptomatiques PRI ∈ [ (k+1/2) x Ttrame

- ε ; (k+1/2) x Ttrame + ε] ;

- Si Ttrame/3 > Tint ≥ Ttrame/4, alors en plus des cas problématiques précédemment identifiés, il apparait de nouveaux cas symptomatiques PRI ∈ [ (k+1/3) x Ttrame

- ε ; (k+1/3) x Ttrame + ε] U [ (k+2/3) x Ttrame - ε ; (k+2/3) x Ttrame + ε] ;

- Etc.

En généralisant, pour une PRI donnée, une période image Ttrame donnée et un temps d' intégration Tint donné tel que :

Tint = Ttrame / (α+1) + β avec , et β < Ttrame / (α) - Ttrame / (α+1) , les cas problématiques sont : avec , et ε = (Ttrame - Tint)/ ΔTmax x Ttrame .

Etant donné que la liste des PRI possibles est connue et discrète, on optimise la visualisation asynchrone des tâches de désignation générées par le désignateur laser 2 en adoptant un asservissement du temps d'intégration Tint et/ou de la période image Ttrame.

A cet effet, le système d'asservissement calcule au moins un paramètre du capteur 5 (a minima Tint et de préférence Tint avec Ttrame) en fonction des images cibles tout en s'assurant que la condition de l'équation (1) est bien respectée pour la liste de PRI possibles, liste connue et discrète .

L'unité de traitement 7 exécute ainsi une boucle d'asservissement afin de modifier le temps d'intégration Tint, et éventuellement la période image Ttrame du capteur, de sorte que les PRI de la liste continue et discrète des PRI du désignateur laser 2 ne se retrouve pas inclus dans les cas problématiques définis par l'équation (1) . A cet effet, l'unité de traitement 7 s'appuie sur les images cibles fournies par le capteur 5 en s'assurant notamment qu'une tâche de désignation soit bien visible pour chaque ΔTmax .

Le paramètre modifiable du capteur 5 par les moyens de commande est pour le cas présent au moins son temps d'intégration Tint, avec optionnellement sa période image Ttrame .

La figure 8 illustre un exemple de configuration de l'appareil 3 selon cette première possibilité.

Le flux optique F atteignant l'appareil 3 passe par le dispositif optronique 4 (optionnellement en passant par un ou plusieurs dispositifs de filtrage spectral 9) avant d'atteindre le capteur 5.

Celui-ci permet de générer une image cible 11 qui est analysée par l'unité de traitement 7 (par exemple par des moyens de d'analyse d'images 12 de l'unité de traitement 7) . A partir de là, les moyens de commande 10 en déduisent une consigne de commande à destination d'au moins un des dispositifs de filtrage spectral 9 et/ou du capteur 5 (pour en définir par exemple le temps d' intégration Tint et éventuellement la période image Ttrame) .

Deuxième possibilité

Le capteur 5 est dans cette deuxième possibilité un capteur 5 comprenant une fonction d'acquisition intra-trame et par exemple comprenant fonction d'acquisition intra-trame dite à haute plage dynamique [plus connu sous le terme HDR (pour l'acronyme anglais High Dynamic Range) ] . Une telle fonction permet d'avoir plusieurs temps d'intégration (pendant lesquels la surface sensible du capteur va être active) au cours d'une même période image : de la sorte plusieurs images vont pouvoir être générées au cours d'une même période image.

En référence à la figure 5, le capteur 5 permet par exemple d'avoir deux temps d'intégration différents Tint1 et Tint2 au cours d' une même période image Ttrame . Tint1 et Tint2 peuvent présenter des valeurs identiques ou différentes et présentent par ailleurs un déphasage que l ' on notera ΔTint qui peut optionnellement être nul . Usuellement Tint1 débute en même temps que Ttrame .

Il s ' agit là d' un exemple non limitatif et le capteur 5 pourra être configuré pour présenter un plus grand nombre de temps d' intégration différent au cours d' une même période image .

Avec ce type de capteur, différentes stratégies peuvent être mises en place pour s ' assurer qu' au moins une tâche de désignation sera imagée au cours de l ' intervalle de temps donné prédéterminé ΔTmax .

Les stratégies qui suivent peuvent être appliquées de manière individuelle ou peuvent être appliquées en combinaison d' au moins une stratégie avec au moins une autre stratégie .

Bien entendu les stratégies qui suivent sont applicables à un nombre supérieur de temps d' intégration par période image que deux .

Bien entendu les stratégies qui suivent sont applicables aussi bien si l ' on se place dans le cas de la deuxième possibilité seule ou si l ' on se place dans le cas où l ' on combine la première possibilité avec la deuxième possibilité .

La figure 9 illustre un exemple de configuration du système selon cette deuxième possibilité .

Le rayonnement atteignant l ' appareil 3 passe par le dispositif optronique 4 (optionnellement en passant par un ou plusieurs dispositifs de filtrage spectral ) avant d' atteindre le capteur 5 . Celui-ci permet de générer plusieurs images cibles 13, chaque image cible étant liée à un temps d' intégration Tinti d'une même période image Ttrame.

D'une part ces différentes images sont fusionnées par un organe de traitement d'images 14 pour obtenir une image cible unique 11 associée à une seule période image Ttrame. D'autre part ces différentes images sont analysées par l'unité de traitement 7. A partir de là, les moyens de commande 10 en déduisent une consigne de commande à destination d'au moins un des dispositifs de filtrage spectral 9 et/ou du capteur 5 (pour en définir par exemple au moins l'un des temps d'intégration Tinti et éventuellement la période image Ttrame) .

• Première stratégie

Les moyens de commande 10 définissent les temps d' intégration Tinti et Tint 2 de sorte à couvrir toute la période image Ttrame. On a ainsi :

Tinti + Tint2 = Ttrame et ΔTint = 0

De la sorte, une image de chaque tâche de désignation sera nécessairement acquise par le capteur 5. ΔTmax est alors égal à Ttrame.

Optionnellement , les temps d'intégration Tinti et Tint 2 n'ont pas la même valeur. Par exemple l'un est un temps d'intégration long et l'autre un temps d'intégration court i.e. le temps d'intégration court est au moins 1.5 fois plus petit que le temps d' intégration long et par exemple au moins 2 fois plus petit. Par exemple Tinti est un temps d'intégration long et Tint2 un temps d'intégration court.

Dans cette première stratégie, l'unité de traitement 7 n'exécute donc pas de boucle d'asservissement afin de modifier le temps d'intégration Tint1 et/ou Tint2 et/ou la période image Ttrame du capteur 5.

• Deuxième stratégie

Les moyens de commande 10 définissent le délai ΔTint entre les deux temps d' intégration Tint1 et Tint 2 de sorte que ΔTint soit modifié toutes les N trames. N est par exemple compris entre 2 et 6 et est par exemple égal à 3 (comme pour l' exemple de la figure 6) .

N est alors choisi pour s'affranchir des cas symptomatiques où la PRI est un multiple de la période image i.e. pour s'affranchir des PRI _{SYMPTOMATIQUE} définis par l'équation (1) . Dans ce cas, les moyens de commande 10 définissent :

N = PRI _{SYMPTOMATIQUE} / Ttrame en incrémentant ΔTint de la quantité Tint2 toutes les N trames (a) , et en respectant la condition suivante :

Tint2 ≥ N x Ttrame x (Ttrame - Tint1) / (ΔTmax + N x Ttrame) (β) •

Optionnellement , l'unité de traitement 7 exécute ainsi une boucle d'asservissement afin de modifier le temps d'intégration Tint1 et/ou Tint2 et/ou la période image Ttrame du capteur 5 de sorte à éviter les PRI _{SYMPTOMATIQUE} tout en respectant les conditions précitées (α) et (β ) . A cet effet, l'unité de traitement 7 s'appuie sur les images cibles fournies par le capteur 5 en s'assurant notamment qu'une tâche de désignation soit bien visible pour chaque ΔTmax .

• Troisième stratégie

Les moyens de commande 10 définissent le délai ΔTint et les deux temps d'intégration Tint1 et Tint2 de sorte que la fin de la seconde intégration Tint2 coïncide avec la fin de la période image Ttrame.

A cet effet, les moyens de commande 10 ont recours aux formules suivantes : Tint1 + Tint2 ≥ Ttrame/2

Et ΔTint = Ttrame - (Tint2 + Tint1) .

Ceci permet de réduire l'intervalle de PRI symptomatiques précédemment identifié avec l'équation (1) , à :

PRI ∈ [k x Ttrame - ε ; k x Trame + ε] (1' ) avec et ε = = [Ttrame - (Tint1 + Tint2) ] /ΔTmax x Ttrame. L'unité de traitement 7 exécute ainsi une boucle d'asservissement afin de modifier le temps d'intégration Tint1 et/ou Tint2 et/ou la période image Ttrame du capteur 5 de sorte que les PRI du désignateur laser 2 ne se retrouvent pas inclus dans les cas problématiques définis par l'équation (1') tout en respectant les formules précitées Tint1 + Tint2 Ttrame/2 et ΔTint = Ttrame - (Tint2 + Tint1) . A cet effet, l'unité de traitement 7 s'appuie sur les images cibles fournies par le capteur 5 en s'assurant notamment qu'une tâche de désignation soit bien visible pour chaque ΔTmax. Quatrième stratégie

Les moyens de commande 10 définissent les temps d' intégration Tint1 et Tint2 de sorte que le temps d' intégration Tint2 soit centré sur la « zone aveugle » de la période image Ttrame (soit l'intervalle de temps de Ttrame non couvert par Tint1) délimitant ainsi deux zones aveugles d'égale durée de part et d'autre de Tint2 comme visible à la figure 7.

A cet effet, les moyens de commande 10 se basent sur la formule suivante : ΔTint = Ttrame - (Tint2 - Tint1) / 2.

Ceci permet de limiter ε dans l'équation (1) à : ε = [Ttrame - (Tint1 + Tint2) ] / (2 x ΔTmax) x Ttrame. L'unité de traitement 7 exécute ainsi une boucle d'asservissement afin de modifier le temps d'intégration Tint1 et/ou Tint2 et/ou la période image Ttrame du capteur 5 de sorte que les PRI du désignateur laser 2 ne se retrouvent pas inclus dans les cas problématiques définis par l'équation (1) , avec la nouvelle valeur de ε précitée, tout en respectant la formule précitée ΔTint = Ttrame - (Tint2 - Tint1) / 2.

A cet effet, l'unité de traitement 7 s'appuie sur les images cibles fournies par le capteur 5 en s'assurant notamment qu'une tâche de désignation soit bien visible pour chaque ΔTmax.

Indépendamment de la stratégie choisie, et même si aucune desdites stratégies n'est appliquée, mais que le capteur 5 est un capteur à fonction d'acquisition HDR, les moyens de commande 10 définissent de préférence les temps d'intégration Tint1 et Tint 2 de sorte qu'ils n'aient pas la même valeur. Par exemple l'un est un temps d'intégration long et l'autre un temps d'intégration court i.e. le temps d'intégration court est au moins 1.5 fois plus petit que le temps d'intégration long et par exemple au moins 2 fois plus petit. Par exemple Tint1 est un temps d'intégration long et Tint2 un temps d'intégration court.

Le fait d'avoir un temps d'intégration long permet en particulier d'avoir plus de chances de pouvoir imager la tâche de désignation lors de la période image considérée. Les images obtenues au cours du premier temps d' intégration Tint1 et au cours du deuxième temps d' intégration Tint 2 sont ensuite fusionnées pour générer une seule image associée à la période image donnée.

Ceci permet avantageusement de pouvoir avoir recours à des temps d' intégration plus longs (qui vont générer potentiellement des saturations partielles) dans la mesure où les informations qui pourraient être manquantes du fait de cette saturation pourront toujours être acquises au cours du temps d' intégration plus court sur la même période image .

L'unité de traitement 7 est ainsi apte à exécuter une ou plusieurs boucles d'asservissement pour commander le dispositif optronique 4, en particulier le capteur 5 et/ou un ou plusieurs dispositifs de filtrage spectral 9 du dispositif optronique 4, de manière à assurer une intégration temporelle d'au moins une impulsion laser sur l'intervalle de temps donné prédéterminé et/ou optimiser la détectabilité de ladite impulsion laser.

L'unité de traitement 7 s'appuie à cet effet sur une analyse des images générées par l'appareil 3 (et/ou les données permettant de gérer lesdites images) .

On a ainsi décrit un appareil 3 permettant l'observation d'un désignateur laser 2 à impulsions courtes et alors même que l'appareil 3 est asynchrone avec le désignateur laser 2.

Un tel appareil 3 s'avère compact.

Un tel appareil 3 s'avère d'un coût relativement réduit.

Un tel appareil 3 peut fonctionner aussi bien en ayant recours à un capteur 5 travaillant en noir et blanc qu'un capteur 5 travaillant en couleurs .

Un tel appareil 3 peut être aisément intégré dans un appareil existant.

Un tel appareil 3 est polyvalent et permet de fournir des images classiquement exploitables.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. Le dispositif de filtrage spectral (variable en largeur spectrale ou fixe en largeur spectrale ; amovible ou inamovible) pourra être associé à au moins un filtre atténuateur, filtre atténuateur hors de l' intervalle de longueurs d'ondes [λ1 ; λ2] du dispositif de filtrage spectrale .

Au moins un filtre atténuateur pourra lui-même être amovible ou inamovible .

Au moins un filtre atténuateur pourra lui-même être variable i.e. présenter une largeur de bande spectrale de filtrage variable et/ou présenter une valeur d'extrémité de filtrage variable (en étant remplacé par un autre filtre atténuateur dans le cas d' un j eu de filtres atténuateurs et/ou en étant orienté différemment grâce à la polarisation de la lumière au niveau du filtre et/ou en étant associé temporairement à un autre filtre atténuateur dans le cas d' un j eu de filtres atténuateurs ) . La variabilité du filtre atténuateur sera modifiée de préférence en fonction du niveau d' éclairement de l ' environnement ambiant pour adapter le niveau de flux lumineux provenant de la scène sur le capteur .

On note que si le dispositif de filtrage spectral comporte au moins un filtre atténuateur variable, le dispositif de filtrage spectral sera lui-même un dispositif de filtrage spectral variable en atténuation ( le dispositif pouvant par ailleurs être variable en largeur spectrale ou fixe en largeur spectrale ) : il suffira en effet de j ouer sur le filtre atténuateur variable pour modifier le flux optique atteignant le capteur .

Le dispositif de filtrage spectral fixe en largeur spectrale pourra comporter deux filtres ( l ' un passe-bas et l ' autre passe-haut) à la place d' un filtre passe-bande . De même le dispositif de filtrage spectral variable en largeur spectrale pourra comporter un seul filtre passe-bande :

- fixe en largeur spectrale et associé à au moins un filtre atténuateur variable ,

- dont au moins l ' une des bornes est variable (orientation différente, remplacement ou association à au moins un autre filtre ...) .

Bien qu' ici le capteur soit un capteur CMOS , le capteur pourra être différent et être par exemple un capteur CCD (pour « charge-coupled device » soit littéralement un capteur « dispositif à couplage de charges ») .

Le capteur pourra être configuré de sorte que la réponse de ses pixels au rayonnement reçu soit indifférente (cas d' un capteur monochrome ) ou soit différenciée selon un arrangement utilisant une matrice de N micro-filtres déposés devant les pixels du capteur (cas par exemple d' un capteur couleur qui utilise classiquement trois types de filtres spécialisant les pixels pour la captation du rouge, du vert et du bleu, ou bien encore un capteur couleur qui utilise quatre types de filtres spécialisant les pixels pour la captation du rouge, du vert et du bleu et du proche infrarouge, ou bien encore un capteur couleur panchromatique , étant entendu qu' il existe des variantes sur ces arrangements de filtres ) à condition bien entendu que l ' arrangement soit alors transmissif à la longueur d' onde d' émission du désignateur laser .

On pourrait commander le capteur de sorte que Ttrame soit égal à Tint afin de s ' assurer que chaque tâche de désignation ( induite par chaque impulsion laser générée par le désignateur laser) soit imagée . De préférence , une telle commande ne sera réalisée qu' en cas de faible éclairage de l ' environnement ambiant (de nuit par exemple ) . De préférence , on préféra toutefois avoir Tint strictement inférieur à Ttrame et mettre en place une stratégie de commande du capteur pour s ' assurer de pouvoir imager au moins une tâche de désignation par intervalle de temps prédéterminé .

Bien qu' ici Tint (ou Tint1 ) débute en même temps que Ttrame, il pourra y avoir un décalage entre Tint (ou Tint1 ) et Ttrame (décalage fixe ou variable ) . Bien qu'ici on se base sur le fait que l'on connaisse une liste de PRI discrète et connue, on pourra se baser sur le cas ou il n'existe qu'une unique PRI connue. Les moyens de commande seront alors aptes à modifier au moins un paramètre du capteur à partir de cette unique valeur de PRI connue .

Bien qu'ici il ait été question de générer des images cibles, l'appareil et/ou le système décrit pourra de façon connue en soi générer également des images scènes et combiner les images scènes avec les images cibles pour intégrer les tâches de désignation détectées sur les images cibles et les superposer dans les images scènes. La figure 10 illustre une telle configuration pour laquelle l'image scène est obtenue via un autre capteur d' imagerie que le capteur sur silicium. En option ce pourra être le capteur sur silicium qui pourra être configuré pour assurer à la fois la prise d'image cible et à la fois la prise d'image scène. Dans les différents cas, la cible C pourra être présente sur l'image scène et/ou l'image cible.

Le désignateur laser et l'appareil de suivi pourront être portés par le même support et donc être co-localisés . Alternativement, le désignateur laser et l'appareil de suivi pourront être portés par deux supports distincts et distants l'un de l'autre de sorte à ne pas co-localisés) . Par exemple le désignateur laser pourra être installé dans un premier aéronef et l'appareil de suivi dans un deuxième aéronef ou le désignateur laser et l'appareil de suivi pourront être portés par le même aéronef.

Par « aéronef » on entend tout aussi bien un avion, un drone, un hélicoptère, un lanceur, une munition (missile ou bombe) et de manière générale tout véhicule aérien pouvant se mouvoir dans l'air.