Brevet FR2507764A1 — publié le 19821217

Procédé de formation d'une cible fictive dans un appareil pour l'entraînement au pointage de cibles. La présente invention concerne les appareils d'entraî- nement au pointage de cibles, et plus particulièrement les appa- reils de simulation pour l'entraînement au tir Ces simulateurs de tir sont utilisés pour assurer la formation et l'instruction des tireurs en leur permettant, en salle ou sur un terrain réel, de s'entraîner à commander le pointage d'une arme sur une cible sans pour autant faire réellement consommation de projectiles. Le projectile est un projectile fictif, dont un calculateur per- met de comparer la position avec celle d'une cible pour apprécier la qualité du pointage opéré-par le tireur sur la cible et déterm ner en particulier si le tir est correct pour conduire le projec- tile simulé à un impact sur la cible La cible peut-être elle-mêm soit réelle, soit fictive Quant au projectile, on sait aussi bie simuler de cette manière des tirs de missiles que des tirs de sim ples projectiles à trajectoire balistique Dans le second-cas, la trajectoire du projectile fictif est prédéterminée en fonction de: données balistiques, tandis que dans le premier, elle est modifiés par des ordres qui sont internes au missile ou issus du système d'arme et qui sont reconstitués dans le calculateur du simulateur, Les simulateurs de tir comportent aussi, de manière classique, des moyens pour faire apparaître aux yeux du tireur, en superposition avec le champ de tir observé par un appareil de visée intégré à l'arme, des images lumineuses figurant le traceur d'un missile, symbolisant une cible, ou visualisant les résultats d'un tir, par les effets d'un impact notamment Mais les moyens que l'on a proposés à ce jour pour cela restent encore très im- parfaits; il ne s'agit jamais que d'effets lumineux simples et figés dont on projète l'image dans le champ de l'appareil de visée L'invention vise à améliorer les performances des maté- riels connus dans la simulation de tirs, et à permettre en parti- lier de réaliser les exercices de tirs sur des cibles fictives, mais réalistes, aussi bien dans leur forme que dans leur évolution dans le temps, même au cours d'un tir Un tel principe de simula- tion dispense de l'utilisation de cibles réelles pour l'entraîne- ment au pointage, dans la simulation de tirs ou dans toute autre application d'exercices de pointage analogues. Dans ce but, l'invention propose un procédé de formation d'une cible fictive dans un appareil d'entraînement au pointage à 2 2507764 axe de visée orientable, tel que l'appareil de visée optique d'un simulateur de tir, orientable au moins au départ d'un tir fictif. Ce procédé est caractérisé en ce qu'ilconsiste essentiellement à produire des signaux de cible définissant des images successives d'une cible fictive en fonction de sa forme et de son évolution, au moins en distance de l'appareil et/ou en position angulaire par rapport à l'axe de visée, à constituer chacune les images successives de cible ainsi définies par un point lumineux mobile sur un écran, et à projeter les images successives ainsi consti- tuées dans le champ d'observation de l'appareil. L'écran peut être notamment celui d'un tube cathodique, mais d'une manière plus générale, tout autre système de visualisa- tion de figures géométriques sur un écran dont la commande se fait par des procédés électroniques peut convenir. De préférence, le procédé selon l'invention se carac- térise aussi en ce que dans lesdits signaux de cible on définit chaque image de cible par au moins un segment linéaire et en ce qu'en fonction desdits signaux de cible, on commande le déplacement du point le long d'un tracé linéaire comprenant au moins ledit seg- ment, avec une intensité lumineuse continue le long de ce segment. Le tracé linéaire peut suivre n'importe quelles courbes, et il peut être parcouru en continu par un point lumineux dont l'intensité lumineuse est continue pendant qu'il décrit le tracé complet de la cible à chaque image On entend là que l'intensité lumineuse, pour continue qu'elle soit, n'est pas nécessairement constante On peut au contraire, en la faisant varier, obtenir des effets de forme au sein de chaque image, ou des effets d'éloigne- ment d'une image à l'autre Par ailleurs, on peut aussi faire comporter au tracé linéaire des segments d'extinction, o le point lumineux est éteint, de sorte que ces segments ne soient pas appa- rents dans l'image, par exemple lors du passage à l'image suivante ou entre deux segments figurant des parties différentes de la cible. Le mode préférentiel de déplacement du point lumineux que l'on a défini selon un tel tracé linéaire se réalise en particulier par l'utilisation d'un tube cathodique du type "flying spot", par op- position aux tubes à balayage o le spot balaye tout l'écran en coordonnées rectangulaires, avec extinction en dehors des zones couvertes par l'image 1 3 2507764 Un cas particulier du tracé linéaire est celui d'un tracé cons- titué par un ou plusieurs segments rectilignes Il est particu- lièrement avantageux dans la mise en oeuvre de l'invention, car dans les signaux de cible, tout segment rectiligne peut être défini avec une grande simplicité, dans un système de deux coor- données rectangulaires, par la longueur du segment et son angle de pente Le cas échéant, les signaux peuvent contenir une infor mation d'intensité, pour commander des variations d'intensité lumineuse, et en particulier pour commander l'extinction du poin lumineux sur son trajet de l'un à l'autre de deux segments devan être visualisés comme segments constitutifs de l'image de cible. Il est évident que la juxtaposition de segments élémentaires per met de réaliser des courbes quelconques Il est évident aussi qui le terme de cible doit être compris dans un sens large, couvrant aussi bien la représentation de plusieurs cibles, que l'on peut faire évoluer indépendamment les unes des autres. La bonne résolution obtenue avec cette technique perme une représentation précise et fidèle de la forme d'une cible, tri ressemblante à une cible réelle Et de plus, la rapidité que l'oi peut atteindre dans le déplacement du point lumineux et dans la cadence de production des images permettent de figurer l'évolutii d'une cible même très mobile pendant le temps réel d'observation dans la simulation d'un tir par exemple De tels résultats serais difficiles à obtenir, dans la pratique de la simulation de tirs si l'on cherchait par exemple à projeter dans le champ d'observa tion de l'appareil de visée la reproduction photographique d'une cible réelle au lieu de là cible fictive qui, selon l'invention, est entièrement synthétisée électroniquement. En liaison avec le procédé qui a été défini ci-dessus, l'invention a aussi pour objet un appareil d'entraînement au poil tage de cibles en faisant application, constitué avantageusement par un appareil de visée optique, monté par exemple sur une arme de pointage d'un tir de projectile fictif, dans un simulateur de tir comportant des moyens de formation d'une cible fictive dans le champ d'observation de l'appareil de visée et des moyens de comparaison entre les positions respectives du projectile fictif et de la cible fictive pour apprécier les résultats du tir Selo l'invention l'appareil d'entraînement au pointage, à axe de visé 2507 64 orientable, comportant des moyens de formation d'une cible fictive dans le champ d'observation de l'appareil,est caractérisé en ce que lesdits moyens de formation comportent un écran de visualisa- tion d'images lumineuses, des moyens générateurs de signaux de cible pour produire des signaux de cible définissant des images successives de la cible fictive en fonction de sa forme et de son évolution, au moins en distance de l'appareil et/ou en posi- tion angulaire par rapport à l'axe de visée, des moyens pour com- mander le déplacement d'un point lumineux sur l'écran par lesdits signaux pour constituer sur l'écran chacune des images ainsi défi- nies, et des moyens de projection de l'image ainsi constituée dans le champ d'observation de l'appareil. L'invention sera maintenant plus complètement décrite - en se référant à un mode de réalisation particulier d'un appareil d'entraînement au pointage faisant application du procédé selon l'invention pour la formation d'une cible fictive dans un simula- teur de tir Ce mode de réalisation particulier n'est cependant nullement limitatif de l'invention Il est décrit en se référant aux figures 1 à 3 des dessins ci-annexés, dans lesquels: La figure 1 représente schématiquement la partie opti- que du simulateur de tir, la figure 2 montre un exemple des images qui peuvent être présentées à la vue du tireur; et la figure 3 représente schématiquement les dispositifs électroniques utilisés pour la formation de la cible fictive. Le simulateur de tir selon l'invention est conçu pour permettre d'apprécier les résultats de tirs de projectiles fictifs, sur des cibles qui sont elles-mêmes fictives Il comporte donc, d'une manière qui est d'ailleurs en elle-même classique, une arme de pointage d u tir que l'opérateur règle en orientation pour que le tir atteigne la cible, et des moyens de comparaison entre les positions respectives du projectile fictif et de la cible pour apprécier les résultats du tir, et déterminer en particulier si la trajectoire du projectile conduit à un impact sur la cible. Cette comparaison est opérée en pratique à l'aide d'un calculateur qui traite des informations de position qui comprennent les écarts angulaires en site et en gisement par rapport à un axe de référen- ce, et la distance par rapport à l'arme Dans le cas o le projec- tile est supposé suivre une trajectoire balistique, sa posi- tion angulaire est déterminée au moment o sa distance de l'arme est égale à celle de la cible, d'après le pointage effectué au moment du tir et des données balistiques préenre- gistrées, quels que puissent être ensuite les déplacements de l'arme pendant que le projectile suit sa trajectoire Mais l'on peut aussi simuler des tirs de projectiles supposés être des missiles,auquel cas le calculateur élabore les informa- tions de position de projectile en tenant compte des réactions propres du missile ou du déplacement de l'arme à laquelle est associée la lunette de visée. Conformément à la figure 1, le simulateur de tir comporte, dans ses dispositifs optiques, un appareil de visée 1, qui peut être notamment une lunette de visée montée soli- daire de l'arme de tir ou un système optique de visée intégré à l'arme Dans le champ d'observation de cette lunette, le tireur voit le paysage 2 (figure 2), dont les rayons 3 (figure 1) lui parviennent à travers deux lames semi-transparentes 4 et A la traversée de ces lames, la luminosité est atténuée succes- sivementde 20 % et de 50 % dans l'exemple particulier considéré. Si l'appareil de visée 1 ne comporte pas de réticule pour marque l'axe de visée, on peut utiliser un générateur de réticule 6 qui permet de renvoyer l'image d'une croix de visée formée à travers une lentille 7, par réflexion sur la lame semi-trans- parente 4, dans le champ d'observation de l'appareil de visée 1, en superposition avec le paysage observé Le réticule reste toujours centré sur l'axe optique de l'appareil de visée. Pour faire apparaître dans le même champ d'observa- tion de l'appareil de visée 1 une cible fictive telle que là cible 8 de la figure 2, le simulateur comporte un tube catho- dique 9 associé à une lentille 10 qui permet, par réflexion sur la lame semi-transparente 5, de renvoyer vers l'appareil de visée une image formée sur l'écran-11 du tube Ce dernier est du type "flying spot", c'est-à-dire quel'image de cible sou- haitée est formée sur l'écran par déplacement du point lumi- neux selon un tracé linéaire, et non pas par balayage. On a en outre représenté sur la figure 1 "n appareil- lage optionnel du simulateur qui consiste en une caméra de té- lévision 12, associée à une lentille 13 et disposée en regard du tube 9, de l'autre côté de la lame semi-transparente 5, de manière à recevoir en superposition l'image du paysage réel et celle du réticule par réflexion sur la lame 5, et l'image de cible par transmission à travers cette lame On voit sur la figure que les deux lames 4 et 5 sont inclinées à 45 degrés sur l'axe optique de l'appareil de visée et que le générateur de réticule 6, le tube 9 et la caméra 12 sont orientés à 90 degrés de cet axe La caméra 12 permet de la sorte de filmer un témoin des exercices de tir réalisés au moyen du simulateur. On notera en outre que pour des exercices en salle, on pourrait constituer l'image d'un paysage dans le champ d'ob- servation de l'appareil de visée, par projection à partir de reproductions photographiques par exemple. Le simulateur de tir est conçu de manière à pouvoir faire évoluer la cible fictive par rapport au paysage, et éven- tuellement à pouvoir faire évoluer de même la trace simulée du projectile dans le champ d'observation et figurer des effets d'impact, dans des positions qui sont liées au paysage ou à la cible mais qui doivent être indépendantes des mouvements de l'ap- pareil de visée L'axe de référence-choisi pour toutes ces simu- lations étant confondu avec l'axe de visée, le simulateur com- porte un dispositif de détection des mouvements de l'arme, figu- ré en 14, ce qui permet par la suite de retrancher ces mouvements de la position des effets simulés, projectile et cible, vus à travers l'appareil de visée Le dispositif de détection est cons- titué d'une manière quelconque en elle-même connue, par exemple par un gyroscope ou un gyromètre, ou par deux accéléromètres assurant la compensation en site et en gisement ou par deux dé- tecteurs angulaires de position (respectivement en site et en gisement) si l'arme dispose d'une plateforme fixe liée au sol. te dispositif peut comporter en outre un détecteur de dévers de l'arme entraînant une rotation angulaire autour de l'axe de visée de manière à respecter la verticale. On décrira maintenant plus précisément comment sont constituées les images de cible sur l'écran 11 du tube cathodique 9 (figure 3) On fera tout d'abord remarquer que d'une manière générale le déplacement du point lumineux sur l'écran est assuré à une vitesse constante prédéterminée suffisante pour que le temps nécessaire à la constitution de chaque image de cible soit infé- rieur au temps de persistance des images rétiniennes, et de plus on fait se succéder les images de cible sur l'écran à un rythme suffisamment rapide, par rapport à la rémanence de l'écran, pot assurer la persistance lumineuse sur l'écran d'une image à la suivante Dans un exemple particulier, on constitue ainsi les images de cible sur l'écran à un rythme d'une image par 20 mil- lisecondes. Ces différentes images sont définies par des signaux de cible qui sont produits par un calculateur à microprocesseur Les signaux sont élaborés dans ce calculateur à partir d'ir formations introduites en 16 et définissant la forme de la cibl et son évolution et à partir des informations sur les mouvement de l'appareil de visée fournis par le dispositif de détection 1 Le tracé du point lumineux sur l'écran est constitué par une série de segments linéaires successifs et, sur ce tracl la cible fictive est dessinée par un certain nombre de ces seg- ments rectilignes le long desquels le point se déplace en cons E vant une interisité lumineuse continue On a représenté ainsi sut la figure 2 un ensemble de segments constituant une image de ci ble ayant le profil d'un avion. Pour chaque segment i de chaque image, les signaux dà cible produits par le calculateur 15 comportent des information traduisant la longueur du segment par le temps de déplacement du point lumineux pour décrire ce segment et la pente angulaire du segment par les dérivées par rapport au temps de deux coor- données rectangulaires x et y définissant la position du point lumineux Ainsi, ces signaux comprennent plus exactement la vi tesse de déplacement du point lumineux selon l'axe des x, soit x'i, sa vitesse de déplacement selon l'axe des y, soit y',, et la durée de la génération du segment i soit At-. Les signaux de ces trois groupes sont transmis à une interface 16 qui fournit les signaux de commande au tube catho dique 9 Ces signaux commandent les intensités de courant tra- versant les enroulements 17 et 18 qui dévient le faisceau d'électrons dans le tube 9, respectivement selon l'axe des x e selon l'axe des y Ils sont obtenus dans l'interface 16, pour chaque segment i, respectivement par intégration de x'i et par intégration de y'i pendant le temps Z Sti Une ligne 19 retransm de l'interface au calculateur un signal indiquant la fin du te Ati alloué pour la constitution d'un segment i et le calculate peut alors transmettre les valeurs x'i, y'i et âti corresponda au segment suivant Pendant que l'interface 16 commande le dé- placement du point lumineux sur chaque segment en fonction des 8 2507764 signaux de cible, le calculateur 15 produit les signaux correspondant à l'image de cible suivante d'après la posi- tion de l'avion dans l'espace (orientation, roulis, piqué, vitesse, trajectoire qui lui a été assignée) et en tenant compte des déplacements éventuels de l'arme. La solution qui vient d'être décrite a pour avantage que le calculateur n'a à produire que trois valeurs à un ins- tant donne 2 pour chaque segment, ce qui lui laisse la majeure partie du temps, pendant qẻ les segments s'inscrivent sur le tube, pour faire le calcul de la position future de la cible. Les coordonnées initiales en x et y du tracé sont supposées, de manière arbitraire, coïncider avec l'axe de référence. La technique peut en fait être appliquée pour un profil de cible de n'importe quelle forme, toute courbe pouvant être définie par juxtaposition de petits segments élémentaires. Un effet cd'é loignement de la cible peut être rendu par une va- riation homothétique des dimensions des segments On peut aussi éventuellement obtenir un effet analogue en faisant varier l'intensité lumineuse du point lumineux d'une image à l'autre. Une variation d'intensité au cours d'un même tracé permet de réaliser un effet de relief. L'ensemble de l'appareillage électronique utilisé ci- dessus pour simuler une cible fictive dans le champ d'observa- tion de l'appareil de visée peut aussi être utilisé, simultané- ment et de la même manière, pour y faire figurer la trace du projectile, le réticule de visée, les effets d'impact sur la cible ou sur le sol De plus,cette simulation par l'appareillage électronique s'adapte aussi bien à la figuration d'un ou plusieurs projectiles, qu'il s'agisse de projectiles balistiques ou de mis- siles, comme à la figuration d'une ou plusieurs cibles, qui peu- vent être variés, en forme, dimensions et déplacement, indépen- damment les unes des autres, On aura compris aussi que le simu- lateur décrit peut être adapté à un entraînement en salle aussi bien qu'à un entraînement en vrai grandeur dans la nature. Il faut comprendre d'autre part que le mode de géné- ration des images par un point lumineux)balayage de l'écran à vitesse constante, s'il est en général avantageux, par sa sim- plicité notamment, n'est pas limitatif On peut prévoir aussi de commander des variations de la vitesse de déplacement du point 9 2507764 lumineux suivant les effets recherchés Ainsi, il peut faire com- porter à la représentation une figuration ponctuelle dont on fait varier dans le temps la luminosité en agissantd'une image à l'autre surle temps Ati alors que le point lumineux reste fixe à la position qui lui est donnée dans chaque image, les valeurs correspondantes des dérivées x'i et y'i étant nulles. Naturellement et comme il résulte déjà de ce qui pré- cède, l'invention n'est nullement limitée &u mode de réalisation particulier qui a été décrit ci-dessus à titre d'exemple et aux variantes signalées Bien d'autres variantes peuvent être appor- tées à la conception de chacun des éléments de l'appareil sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé de formation d'une cible fictive dans un appareil d'entraînement au pointage ( 1) à axe de visée orien- table, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à pro- duire des signaux de cible définissant des images successives d'une cible fictive en fonction de sa forme et de son évolution, au moins en distance de l'appareil et/ou en position angulaire par rapport à l'axe de visée, à constituer chacune des images successives de cible ainsi définies par un point lumineux mo- bile sur un écran ( 11), et à projeter les images successives ainsi constituées dans le champ d'observation de l'appareil. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans lesdits signaux de cible, on définit chaque image de cible par au moins un segment linéaire et en ce qu'en fonction desdits signaux de cible, on commande le déplacement du point lumineux le long d'un tracé linéaire comprenant au moins ledit segment, avec une intensité lumineuse continue le long de ce seg- ment. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans lesdits signaux de cible on définit chaque image de cible par une pluralité de segments rectilignes. 4 Procédé selon la revendicaiton 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit tracé est formé de segments rectilignes. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les signaux de cible comportent pour tout -segment rectiligne dudit tracé des informations tra- duisant la longueur du segment par le temps de déplacement du point lumineux à une vitesse prédéterminée pour décrire le seg- ment, et la pente angulaire du segment par les dérivées par rap- port au temps de deux coordonnées rectangulaires définissant la position du point lumineux. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'à partir desdits signaux de cible, on élabore des signaux de commande du déplacement du point lumineux à ladite vitesse prédéterminée, selon lesdites coordonnées rectangulaires par intégration des deux dérivées correspondantes pendant ledit temps. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque image est constituée par déplacement du point lumineux à une vitesse suffisante pour que le temps nécessaire à chaque image soit inférieur au temps de 1 1 persistance des images rétiniennes. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les images se succèdent à un rythm E suffisamment rapide, par rapport à la rémanence de l'écran, poui assurer la persistance lumineuse sur-l'écran d'une image à la suivante. 9 Appareil d'entraînement au pointage de cibles, à a. de vision orientable comportant des moyens de formation de l'im ge d'une cible fictive dans le champ d'observation de l'apparei caractérisé en ce que lesdits moyens de formation comportent un écran de visualisation d'images lumineuses des moyens générateu de signaux de cible pour produire des signaux de cible définiss des imagessuccessives de la cible fictive en fonction de sa fo et de son évolution, au moins en distance de l'appareil et /ou position angulaire par rapport à l'axe de visée, des moyens pou commander le déplacement d'un point lumineux sur l'écran par lesdits signaux pour constituer sur l'écran chacune des images ainsi définies, et des moyens de projection de l'image ainsi co tituée dans le champ d'observation de l'appareil. Simulateur de tir selon la revendication 9, carac térisé en ce que lesdits moyens générateurs de signaux de cible sont constitués par un calculateur élaborant lesdites images successives sous forme d'une-série de segments linéaires et fot nissant pour chaque segment trois valeurs correspondant respect vement aux dérivées par rapport au temps de deux coordonnées r E tangulaires-définissant la position du point lumineux et au ten de déplacement du point lumineux à une vitesse prédéterminée pc décrire le segment. 11 Simulateur selon la revendication 10, caractérisa en ce que lesdits moyens pour commander le déplacement du poin lumineux sur l'écran comportent une interface traitant les si- gnaux élaborés par le calculateur pour-élaborer des signaux de commande de-déplacement du point lumineux à ladite vitesse pré déterminée, selon lesdites coordonnées rectangulaires, par int gration des deux dérivées correspondantes pendant ledit temps. 12 Appareil selon l'une quelconque des revendicatio 9 à 11, caractérisé en ce qu'il est monté sur une arme de poin d'un tir de projectile fictif, dans un simulateur de tir compo tant des moyens de comparaison entre les positions respectives du projectile fictif et de la cible fictive pour apprécier les résultats du tir. 13.Appareil selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que ledit écran est celui d'un tube cathodique dont le faisceau électronique est dévié sous la commande desdits signaux de cible.