Brevet FR2635379A1 — publié le 19900216

Installation de conduite de tir à compensation des erreurs de pointage La présente invention concerne les installations de conduite de tir pour arme à fût orientable et poin- table par un servant. Elle est notamment applicable aux installations comportant une arme ou plusieurs armes jumelées, de petit ou moyen calibre. On connaît déjà des installations de conduite de tir du type ayant un viseur porté par le fût de l'arme, à réticule déplaçable par rapport à l'axe de l'arme et des moyens d'évaluation de l'angle de décalage comman- dant la position du réticule. L'angle de décalage, c'est-à-dire l'écart entre la direction du réticule et l'axe de l'arme, est déterminé de façon que, si la di- rection du réticule est orientée vers la cible actuelle, l'arme soit pointée vers le "but futur". L'angle de décalage est déterminé en tenant compte de la vitesse angulaire de déplacement de la cible, de la vitesse de la munition et de la distance appréciée entre la cible et l'arme. La distance entre la cible et l'arme est généralement estimée ou mesurée, tandis que la vitesse de la munition est mémorisée. La vitesse angulaire de défilement de la cible par rapport à un repère fixe est assimilée à la vitesse angulaire de l'arme commandée par le servant qui la maintient pointée sur la cible. Du fait de cette assimilation, la mesure de la vitesse angulaire de la cible est entachée d'un bruit dû aux erreurs de pointage par le servant et éventuellement aux instabilités du support. L'invention vise notamment à fournir une instal- lation de conduite de tir permettant une meilleure dé- termination de l'angle de décalage à donner au réticule, ce terme désignant aussi bien un repère de visée oculaire qu'un repère pris en compte par un système de conduite de tir à pointage automatique à partir de la trajectographie de la cible. Dans ce but l'invention propose une installation du type ci-dessus défini, caractérisée en ce qu'elle comprend également une caméra à grand champ liée à l'arme, des moyens de mesure du mouvement apparent de la cible dans le champ de la camera et de calcul de l'angle de décalage à partir des variations de l'angle de poin- tage de l'arme mesurées par des capteurs, par exemple tachymétriques ou gyrométriques et du mouvement apparent dans le champ de la caméra. On réalise ainsi une fonction équivalente à celle d'un télépointeur stabilisé servant de poste di- recteur à un système d'arme, mais de.façon beaucoup plus simple. La mesure du mouvement apparent dans le champ de la caméra fournit simplement un terme de correction du pointage, écartant le bruit provoqué par l'incapacité du servant à suivre en permanence et de façon rigoureuse le déplacement de la cible. En d'autres termes, la trajec- tographie de la cible devient indépendante de la qualité de poursuite de la cible. Le filtrage visant à minimiser l'influence des erreurs de pointage peut être simplifié. En outre, les couplages entre pointage et intro- duction de la correction de tir sont sans effet sur le calcul de cette dernière. L'invention vise également à donner à une ins- tallation de tir une capacité de stadimétrie en ne mettant en oeuvre que des moyens simples. Pour cela, l'invention utilise une caméra & grand champ (qui peut être la caméra utilisée pour la mesure des erreurs de pointage) et des moyens de mesure du diamètre apparent de la cible dans l'image fournie par cette caméra. Un traitement simple permet de déterminer, A partir du diamètre apparent de la cible, de la valeur de la focale de la caméra et des dimensions réelles pré-affichées de la cible, l'éloignement de cette dernière. On peut notamment utiliser, pour mettre en oeuvre l'invention, une caméra utilisant une matrice de capteurs à couplage de charge (moins coûteuse qu'une caméra "Vidicon"). Cette caméra peut être, pour l'uti- lisation de nuit, couplée à un tube intensificateur de lumière. L'installation est alors utilisable aussi bien de jour que de nuit. Il est important de noter que la mesure stadi- métrique peut être entretenue en permanence, à la seule condition que la cible reste dans le champ de la caméra. La caméra n'a pas à être pointée exactement sur la cible, alors que cela est nécessaire dans le cas d'un télémètre laser à faible champ par exemple. L'invention vise encore à fournir un réticule déplaçable pour installations de conduite de tir, per- mettant de définir l'axe de visée au pointeur de l'arme de façon précise, en ne mettant en oeuvre que des moyens simples. Pour cela, l'invention propose une installation de conduite de tir à viseur dont le réticule est cons- titué par une matrice à cristaux liquides et à affichage matriciel, permettant de donner à au moins un pixel une brillance particulière. La matrice peut également être utilisée pour présenter au pointeur l'image vue par une caméra à grand champ, telle que celle nécessaire pour les fonctions mentionnées plus haut. Cette utilisation est particuliè- rement intéressante lorsque la caméra est prévue pour fonctionner avec un faible niveau de lumière, par exem- ple lorsqu'elle utilise un intensificateur de lumière ou une matrice d'éléments sensibles "NOCTICONt: le tir de nuit devient alors possible. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réali- sation donné à titre d'exemple non limitatif. La description 8e réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: - la Figure i est un schéma de principe destiné à faire apparaître les paramètres qui interviennent pour la mise en oeuvre de l'invention; - la Figure 2 est un synoptique montrant les composants d'une installation suivant l'invention; - la Figure 3 montre un exemple de variation de la direction d'une arme pointée sur la cible, dans un repère fixe, en fonction du temps, faisant apparaître l'écart de pointage calculée par analyse de l'image fournie par une caméra liée au fût de l'arme; - la Figure 4 est un schéma montrant l'image fournie par un moniteur associé à la camera de télé- vision portée par le fut de l'arme. L'installation de pointage schématisée en Figures 1 et 2 est destinée à une arme 10 de petit calibre, telle qu'un canon bitube de 20 mm, à pointage manuel par rotation autour d'un axe de gisement 12 et d'un axe de site 14. L'axe Xa de l'arme doit être dirigé non pas vers la position instantanée de la cible à l'instant du tir, qu'on appellera par la suite "but réel", mais vers la position qu'aura la cible à l'ins- tant o la munition passera à proximité, c'est-à-dire vers le "but futur", indiqué en tirets sur la Figure 1. Pour faciliter le pointage par le servant, la lunette de visée solidaire de l'arme est munie d'un système de dé- calage du réticule dans une direction et d'une amplitude telles que, lorsque l'axe de visée Xr est aligné avec le but réel, l'axe Xa de l'arme est aligné avec le but futur. L'utilisation d'un système de décalage implique l'estimation ou le calcul de l'angle de décalage a entre Xr et Xa, et naturellement celui de la direction du décalage. Les moyens montrés en Figures 1 et 2 pour défi- nir l'amplitude et la direction de a comprennent un bloc de mesure de l'angle (ou de la vitesse angulaire) de pointage et une camera équipée d'un dispositif d'écarto- métrie. Le bloc de mesure 16 peut avoir une constitution classique. Dans le cas montré en Figure 2, il est porté par l'arme et comporte par exemple deux gyromètres qui fournissent en permanence les angles ou les vitesses à l'organe de calcul 18. Lorsque l'affût de l'arme est parfaitement immobile, on peut utiliser, au lieu de gyromètres, des capteurs tachymétriques ou angulaires. Du fait des imperfections et des constantes de temps du système de motorisation de l'affût et des limi- tations inhérentes au pointage manuel, la poursuite d'une cible dont la position angulaire varie dans le temps comme indiqué par une ligne droite sur la Figure 3, peut être représentée par une ligne irrégulière, telle que la ligne 20. Dans une installation classique, l'influence de l'écart de pointage e est réduite par filtrage passe-bas du signal, ce qui n'est pas sans inconvénient. L'installation suivant l'invention écarte cette nécessité. Pour cela, elle comprend une caméra 22 portée par l'arme et dont le champ a est coaxial à la direction de l'arme. Le champ de cette caméra doit être suffisant pour que le but réel n'en sorte pas même lorsque l'écart entre but réel et but futur est maximum. Le signal vidéo fourni par la camera 22 est appliqué à un circuit 24 de traitement d'image dont une fonction est de fournir, sur une sortie 26, les carac- téristiques (module et orientation) de la position et de la vitesse du but dans le champ, c'est-à-dire des données d'écartométrie optique. En combinant les mesures de vitesse ou de posi- tion fournies par le bloc 16 et par le circuit 24, ainsi qu'une indication de distance du but, l'organe de calcul 18 détermine l'angle a (Figure 1). La distance peut être fournie manuellement à l'organe de calcul sur une sortie 28 d'un pupitre 30. Elle peut également être donnée par le circuit de traitement d'image 24, comue on le verra plus loin: le pupitre 30 peut alors comporter une sor- tie 32 de sélection de mode de fonctionnement, permet- tant à l'organe de calcul 18 de prendre en compte soit une distance préaffichée sur le pupitre, soit une distance fournie par le circuit de traitement d'image. Il sera souvent inutile d'aider le circuit de traitement d'image en lui désignant la cible dans le champ de façon manuelle. En effet, l'organe de calcul 18 peut fournir au circuit 24 de traitement d'image, sur une voie 34, l'indication approximative de l'emplacement o doit se trouver la cible dans le champ, ce qui auto- rise une discrimination. Le circuit 24 de traitement d'image peut être prévu pour analyser l'image de la cible, en extraire ses dimensions géométriques (diamètre apparent) et les four- nir à l'organe de calcul 18 sur une sortie 36. Il suffit alors de mémoriser dans l'organe de calcul les dimen- sions de cibles-type, pour les diverses orientations o elles peuvent se présenter, pour que l'organe de calcul dispose des éléments nécesaires à une stadimétrie. Quel- ques dimensions type suffisent. Il suffit en conséquence de prévoir un sélecteur manuel sur le pupitre 30. Il est possible d'utiliser des réticules de nature très variée; cependant, dans un mode avantageux de mise en oeuvre de l'invention, le réticule comprend une matrice, notamment & cristaux liquides. Pour faire apparaltre le réticule, on peut utiliser la disposition montrée schématiquement en figure 1. Une lame semi- réfléchissante 42 permet de superposer la cible réelle et le graphisme fourni par la matrice 44. L'organe de calcul 18 excite alors au moins une ligne et une colonne de la matrice, de façon à faire apparaître deux lignes perpendiculaires brillantes, ou un pixel. Cette dispo- sition peut être inversée, de façon que le réticule apparaisse en noir sur un fond éclairé, une commutation d'inversion de contraste pouvant être prévue par mod- fication de la commande de la matrice ou inversion du sens du polariseur intervenant dans la mise en oeuvre de la matrice à cristaux liquides. L'organe de calcul détermine alors la position de la colonne et de la ligne à exciter. Il est notamment avantageux d'exciter deux lignes 48 et deux colonnes 50 pour constituer un réticule rectangulaire utilisable pour une évaluation stadimétrique par le servant. Il est également possible, notamment pour le tir de nuit, avec une caméra à intensificateur de lumière, d'utiliser la matrice pour faire apparaître le réticule et l'image fournie par la caméra (Figure 4). Le tir de nuit est ainsi rendu possible. L'invention est susceptible de nombreux modes de mise en oeuvre. On peut par exemple utiliser, au lieu d'une matrice adressable par ligne et par colonne, deux barrettes orthogonales; pour permettre un multiplexage temporel du circuit de commande sans perte de contraste, la matrice peut comporter des transistors de mémorisa- tion de l'excitation entre deux rafraîchissements. REVENDICATIONS 1. Installation de conduite de tir pour arme à fut orientable, comprenant un viseur porté par le fût de l'arme (10) à réticule déplaçable par rapport à l'axe de l'arme et des moyens d'évaluation de l'angle de décalage commandant la position du réticule, caractérisée en ce qu'elle comprend une caméra (22) à grand champ liée à l'arme (10) et des moyens (18, 24) de mesure du mouve- ment apparent de la cible dans le champ de la caméra et de calcul de l'angle de décalage à partir des variations de l'angle de pointage de l'arme mesurées par des cap- teurs, par exemple tachymétriques ou gyrométriques et du mouvement apparent dans le champ de la caméra. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une caméra à grand champ, des moyens de mesure du diamètre apparent de la cible dans l'image fournie par la caméra et des moyens de calcul (18) pour déterminer, à partir du diamètre apparent de la cible, de la valeur de la focale de la caméra et des dimensions réelles préaffichées de la cible, l'éloignement de cette dernière. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une caméra à grand champ commune (22) pour la mesure de l'éloignement et la mesure du mouvement apparent de la cible. 4. Installation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que le réticule est constitué par une matrice à cristaux liquides munie de moyens d'exci- tation d'au moins un pixel ou d'au moins une ligne et une colonne de matrice, 5. Installation selon la revendication 4, carac- térisée en ce que la caméra est munie d'un tube intensi- ficateur de lumière et en ce que l'installation comporte des moyens pour faire apparaître l'image du champ de la caméra & l'aide de la matrice.