Brevet FR2988859A1 — publié le 20131004

Le domaine technique de l'invention est celui des procédés permettant l'acquisition des coordonnées d'un point de déclenchement d'un projectile sur trajectoire et au-dessus d'une portion de terrain sur laquelle se trouve un objectif. L'invention vise en particulier les conduites de tir pouvant être associées à une arme tirant des projectiles explosifs, ou des rafales de tels projectiles. Les conduites de tir permettent de fournir les coordonnées d'un point de déclenchement pour un projectile 10 tiré par l'arme. Il est classique de mettre en oeuvre une conduite de tir associant un télémètre laser et un calculateur balistique. Le télémètre permet de déterminer la distance à laquelle se trouve une cible. Le calculateur détermine à partir de cette 15 distance les angles de site et de gisement à donner à l'arme ainsi que la programmation qui doit être donnée au projectile à tirer, par exemple la temporisation de la mise à feu du projectile. Les conduites de tir connues sont particulièrement bien 20 adaptées lorsque la cible est visible, de taille suffisante et facilement repérable, donc lorsque la distance à la cible peut être facilement mesurée. Ces conduites de tir sont par contre inadaptées à l'acquisition de cibles de petite taille, dispersées ou 25 masquées. Ces dernières sont en effet pratiquement impossibles à télémétrer. L'opérateur doit alors effectuer plusieurs tirs de réglage pour déterminer la bonne distance de déclenchement des projectiles. L'invention a pour but de proposer un procédé 30 d'acquisition des coordonnées d'un point de déclenchement d'un projectile, procédé permettant d'engager d'emblée une cible de petite taille, dispersée ou temporairement ou partiellement masquée et avec une bonne probabilité d'interception. Ainsi l'invention a pour objet un procédé d'acquisition des coordonnées d'un point de déclenchement d'un projectile ou d'une rafale de projectiles sur trajectoire et au-dessus d'une portion de terrain sur laquelle se trouve un objectif, procédé caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: on procède à une acquisition en trois dimensions de la portion de terrain à l'aide d'un moyen d'observation laser, on construit par calcul à partir de cette acquisition, puis on affiche sur un moyen de visualisation destiné à un opérateur, une image de la portion direction d'observation plongeante, on positionne, d'une façon modifiable de terrain avec une par l'opérateur, sur l'image ainsi calculée une zone d'efficacité qui est une image d'une surface ou d'un volume géométrique permettant de visualiser l'aire ou le volume d'efficacité du projectile ou de la rafale considéré lorsqu'il ou elle est déclenché au niveau d'un point de déclenchement, on récupère les coordonnées du point de déclenchement souhaité pour le projectile ou la rafale lorsque l'opérateur a choisi la localisation qui lui convient après avoir déplacé la dite zone sur l'image du terrain. Selon un mode particulier de réalisation, l'orientation 25 de la direction d'observation pourra être modifiable par l'opérateur lors de l'acquisition. L'invention a également pour objet une conduite de tir mettant en oeuvre un tel procédé et pouvant être associée à une arme tirant des projectiles ou des rafales de projectiles 30 et permettant de fournir les coordonnées d'un point de déclenchement pour un projectile ou une rafale tiré par l'arme, conduite de tir caractérisée en ce qu'elle comprend : au moins un moyen d'observation laser permettant l'acquisition des coordonnées en trois dimensions d'une portion de terrain observée, un calculateur pouvant reconstruire à l'aide d'un algorithme approprié au moins une image de la portion de terrain dont les coordonnées ont été acquises, image qui est affichée sur un moyen de visualisation avec une direction d'observation plongeante, un moyen de commande destiné à un utilisateur et 10 permettant de positionner et déplacer sur l'image du terrain une zone d'efficacité qui est elle-même une image d'une surface ou d'un volume géométrique permettant de visualiser l'aire ou le volume d'efficacité du projectile ou de la rafale considéré lorsqu'il ou elle est déclenché au niveau 15 d'un point de déclenchement, le calculateur déterminant de façon continue les coordonnées du point de déclenchement lorsque la zone d'efficacité est déplacée par l'opérateur, un moyen de validation permettant à l'utilisateur de 20 choisir une localisation particulière de la zone d'efficacité, le calculateur fournissant alors les coordonnées du point de déclenchement souhaité pour le projectile ou la rafale. Avantageusement, le calculateur peut être associé à des 25 premiers moyens mémoires qui incorporent une modélisation géométrique des zones d'efficacité pour les projectiles ou rafales de projectiles associées à différents points de déclenchement. L'image de la zone d'efficacité pourra être semi30 transparente. L'image de la zone d'efficacité pourra être dans une couleur différente de celle du reste de l'image. Des moyens de commande pourront permettre de modifier l'orientation de la direction d'observation lors de l'acquisition par un opérateur. Selon un mode particulier de réalisation, le moyen 5 d'observation est une caméra optique ou thermique couplée à un capteur laser 3D, l'image en trois dimensions étant obtenue en associant à chaque point de l'image de la caméra une information de distance acquise par le capteur laser 3D. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la 10 description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels : - la figure 1 montre une portion de terrain sur laquelle se trouvent des cibles et un véhicule équipé d'un système 15 d'arme et d'une conduite de tir selon l'invention, - la figure 2 montre une image du terrain tel que visualisée par le tireur à partir de la conduite de tir, et avant la mise en oeuvre de l'invention, - la figure 3 est un schéma décrivant l'architecture de 20 la conduite de tir selon l'invention, - la figure 4 montre une image du terrain après mise en oeuvre de l'invention. En se reportant à la figure 1, on a représenté une portion de terrain 1 sur laquelle se trouve un véhicule 2 25 équipé d'une tourelle 2a portant un tube d'arme 3. Le tube d'arme 3 est destiné à tirer des projectiles 4 explosifs en direction de cibles 5a,5b,5c réparties sur le terrain 1. Un seul projectile 4 est représenté ici sur sa trajectoire 6. 30 Le tube d'arme est orientable en site et en gisement par rapport au véhicule. La tourelle 2a peut ainsi pivoter suivant un axe vertical (réglage en gisement) et le tube 3 peut basculer par rapport à la tourelle 2a suivant un axe sensiblement horizontal (réglage en site). Des motorisations appropriées sont associées à ces réglages en site et en gisement du tube d'arme 3. La tourelle 2a porte également un moyen d'observation 7 qui est ici constitué par une caméra laser. Ce moyen 5 d'observation 7 est couplé à une conduite de tir (non visible sur la figure 1) qui est interne à la tourelle 2a et qui permet de commander les motorisations assurant le pointage de la tourelle 2a et du tube 3 de l'arme en direction des cibles 5a,5b,5c. 10 La conduite de tir assurera aussi la programmation des projectiles tirés par le tube. Cette programmation comporte la mise en place, par une interface de programmation, dans une mémoire de la fusée du projectile d'un instant de déclenchement du projectile à l'issue de l'instant de tir. 15 Les cibles 5a, 5b, 5c sont de petites dimensions, par exemple des véhicules légers ou des groupes de fantassins. Les cibles sont par ailleurs partiellement masquées vis à vis du véhicule 2 par des éléments de paysage, tels que des arbres (ou des buissons ou arbustes) 8a, 8b, 8c. 20 On a représenté sur la figure 1 par un cône pointillé 9 le secteur d'observation du moyen d'observation 7. Le moyen d'observation 7 regarde donc le terrain suivant une direction S1 qui est confondue avec l'axe du cône 9. La figure 2 montre l'image du terrain 1 telle qu'elle est 25 fournie directement sur un écran de la conduite de tir à partir du moyen d'observation 7. On remarque que les cibles 5a, 5b et 5c sont partiellement masquées par les arbres 8a, 8b et 8c. Une télémétrie des cibles à partir de la conduite de tir est 30 alors difficile ou impossible. Les arbres 8a,8b,8c interceptent les signaux de télémétrie laser, conduisant à une mauvaise programmation de l'instant de déclenchement du projectile 4 sur sa trajectoire. Une erreur de programmation conduit à une diminution importante de la probabilité d'atteinte. On a pu vérifier que, pour un tir d'une rafale de projectiles de moyen calibre à une distance de l'ordre de 1000 mètres, une erreur de programmation d'une dizaine de mètres conduisait à une diminution de probabilité d'atteinte pouvant atteindre 50%. Conformément à une caractéristique de l'invention, le moyen d'observation 7 permet de réaliser une acquisition en trois dimensions (3D) de la portion de terrain 1. Un moyen d'observation pouvant faire une telle acquisition 3D est déjà connu. On peut aussi utiliser comme moyen d'observation une caméra optique ou thermique couplée à un télémètre laser à séquence (ou capteur laser en trois dimensions ou 3D) dont on fait varier la direction d'observation à l'aide d'un microbalayage. Dans ce cas l'image en trois dimensions est obtenue en associant à chaque point de l'image de la caméra une information de distance acquise par le télémètre laser. Après l'acquisition de la scène par le moyen 20 d'observation 7, la conduite de tir dispose donc, non plus d'une simple image en deux dimensions comme visible à la figure 2, mais d'une banque de données d'images avec des coordonnées dans trois directions de l'espace. Cette banque de données peut ensuite conformément à l'invention être 25 utilisée pour reconstruire une image du terrain suivant une direction d'observation différente de la direction Sl, par exemple suivant la direction plongeante S2 qui est représentée à la figure 1 et qui correspond partiquement à une observation à partir d'un point Z situé à la verticale du 30 moyen d'observation 7. La figure 3 schématise une conduite de tir 11 selon l'invention. Cette conduite de tir 11 est destinée à fournir les coordonnées du point de déclenchement P pour le projectile 4 sur sa trajectoire. Elle comprend le moyen d'observation laser 7 qui permet 5 l'acquisition des coordonnées en trois dimensions de la portion de terrain 1 qui est observée. Elle comprend aussi un calculateur 12 qui est couplé à des second moyens mémoire 13 permettant de stocker la banque de données d'images qui est obtenue après acquisition 10 d'informations par le moyen d'observation 7. Le calculateur 12 incorpore un algorithme permettant de reconstruire au moins une image de la portion de terrain 1 dont les coordonnées ont été acquises, image qui est construite suivant une direction d'observation plongeante 15 (telle que S2), par exemple à partir d'un point Z situé à la verticale du moyen d'observation 7. Cette image est affichée sur un moyen de visualisation 14, tel qu'un écran. On appelle direction d'observation plongeante une direction d'observation qui est inclinée de haut en bas vers 20 la portion de terrain 1. Une telle direction d'observation correspond à celle qui serait obtenue à partir d'un point d'observation (point Z) situé plus haut que le moyen d'observation 7 donc permettant d'avoir une meilleure visibilité du terrain. 25 L'image est reconstituée par exemple par projection géométrique sur un plan perpendiculaire à la direction de visée Si. La conduite de tir 11 comporte aussi un moyen de commande 15 réalisé ici sous la forme d'un levier (ou palonnier) 30 manoeuvrable suivant deux directions orthogonales J1 et J2. Le palonnier est destiné à l'utilisateur et il permet tout d'abord à ce dernier de choisir l'orientation de la direction d'observation S2. La figure 4 montre ainsi le terrain 1 observé suivant la direction plongeante S2. La visibilité des cibles 5a, 5b et 5c a été augmentée. On a représenté sur la figure 4 les cibles entières. Une 5 telle image n'est bien entendu possible que si le feuillage des arbres 8a,8b,8c n'est pas totalement opaque et qu'il est donc possible de réaliser une acquisition de données relatives à la forme des cibles complètes. Si les cibles sont partiellement masquées et que leur forme cachée par le 10 feuillage n'est pas accessible, l'image reconstruite ne comprendra que les parties des cibles qui ne sont pas masquées. Cette image reconstruite améliore cependant la vision du terrain. Les distances relatives entre les cibles et les arbres 15 peuvent être évaluées. La figure 4 montre une image plane en projection sur le plan de la figure. Il est bien entendu que l'écran 14 de la conduite de tir permet de visualiser une image du terrain en relief, exploitant pleinement les informations en trois dimensions disponibles dans la banque 20 d'image 13. Une fois une direction d'observation S2 choisie, ce qui peut être effectué par une action sur un bouton de commande B1 du palonnier 15, l'utilisateur peut suivant une autre caractéristique de l'invention, utiliser le palonnier 15 (ou 25 un autre actionneur) pour positionner et déplacer sur l'image du terrain une zone d'efficacité 16 (figures 1 et 4). Cette zone 16 est une image, construite par le calculateur 12, d'une surface ou d'un volume géométrique qui permet de visualiser l'aire ou le volume d'efficacité des 30 éclats engendrés par le projectile considéré lorsqu'il est déclenché au niveau d'un point de déclenchement P (figure 1). On a représenté sur les figures cette zone d'efficacité sous la forme d'un cône et de ses sections elliptiques pour la simplification de l'exposé. Il est bien entendu que le volume qui sera superposé à l'image du terrain pourra avoir une forme différente qui dépendra des caractéristiques du projectile 4 mis en oeuvre. Les caractéristiques géométriques des zones d'efficacité 16 associées à différents points P de déclenchement sont incorporées dans des premiers moyens mémoires 17 couplés au calculateur 12. Il est classique lors de la définition d'un projectile de mesurer la répartition des éclats engendrés par l'explosion du projectile à différentes distances de ce dernier. On peut ensuite modéliser géométriquement la zone d'efficacité d'un projectile initié à un point donné. Dans un souci de simplification, le volume géométrique de la zone 16 sera choisi tel qu'il correspond à une répartition des éclats engendrés permettant d'assurer une probabilité d'atteinte ou de neutralisation donnée. Une telle probabilité correspond par exemple à un niveau minimal d'énergie pour les éclats et/ou à une densité minimale des éclats. On comprend qu'il s'agit de données propres à un type de projectile donné et qui ne dépendent pas des caractéristiques 20 du terrain 1 et des cibles qui s'y trouvent. On peut donc associer systématiquement à tout point de l'espace un volume géométrique 16 qui correspond à la probabilité d'atteinte souhaitée. Suivant l'invention, ce volume 16 est déplacé par 25 l'utilisateur sur l'image en deux ou trois dimensions du terrain 1 telle qu'elle a été reconstruite. Cette image de la zone d'efficacité 16 est semi-transparente et n'occulte donc pas les cibles potentielles 5a, 5b et 5c. Elle pourra aussi avoir une couleur différente de celle du reste de l'image 30 afin de faciliter sa visualisation. L'utilisateur peut donc aisément déplacer la zone d'efficacité 16 afin de déterminer la position qui permet la neutralisation d'une ou plusieurs cibles avec la probabilité d'atteinte souhaitée. Lors du déplacement de la zone 16 à l'aide du palonnier 15, le calculateur 12 détermine de façon continue les coordonnées du point P de déclenchement correspondant au positionnement de la zone d'efficacité 16. Ces coordonnées sont en effet intimement associées à la géométrie de la zone 16 qui est déplacée et un déplacement de la zone 16 correspond en fait à un déplacement du point P. Lorsque l'utilisateur a choisi une localisation particulière de la zone d'efficacité 16, il actionne un moyen 10 de validation (par exemple un autre bouton B2). Le calculateur 12 fournit alors à un module de pointage 18 et à un module de programmation 19 les coordonnées du point de déclenchement souhaité P pour le projectile. Ces coordonnées sont utilisées de façon classique par le 15 module de pointage 18 pour commander les pointages en site et gisement du tube de l'arme 3. Elles sont utilisées par le module de programmation 19 pour programmer l'instant de déclenchement du projectile 4 sur trajectoire. 20 L'invention a été décrite par souci de simplification dans une application à la commande du déclenchement d'un projectile unique. Elle peut être mise en oeuvre de façon analogue pour la commande du tir d'une rafale de projectiles. Une rafale 25 comprend un certain nombre de projectiles (4 à 10 par exemple) qui sont tirés successivement à la cadence de tir de l'arme. De la même façon qu'il est possible par conception de définir une zone d'efficacité d'un projectile unique, il est 30 aussi possible de définir une zone d'efficacité d'une rafale comportant un certain nombre de projectiles d'un type donné. Les moyens de l'invention sont mis en oeuvre de la même façon que décrit précédemment. Ce qui est visualisé sur l'écran ce n'est cependant plus la zone d'efficacité d'un projectile unique mais celle d'une rafale. Le point P de déclenchement correspond alors à un point moyen, barycentre des points de déclenchement des différents projectiles de la rafale. A partir du choix de la zone d'efficacité, on pourra aussi définir dans la conduite de tir une rafale assurant une initiation avec une dispersion statistique des instants d'initiation des projectiles de la rafale. Une fois le positionnement de la zone d'efficacité 16 effectué par l'utilisateur, le calculateur 12 transmet comme précédemment au module de pointage 18 et au module de programmation 19 les différents paramètres de tir (angles de pointage) et de gestion de la rafale (programmation de l'instant de déclenchement de chaque projectile). REVENDICATIONS1- Procédé d'acquisition des coordonnées d'un point de déclenchement (P) d'un projectile (4) ou d'une rafale de projectiles sur trajectoire et au-dessus d'une portion de terrain (1) sur laquelle se trouve un objectif (5a,5b,5c), procédé caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: on procède à une acquisition en trois dimensions de la 10 portion de terrain (1) à l'aide d'un moyen d'observation laser (7), on construit par calcul à partir de cette acquisition, puis on affiche sur un moyen de visualisation (14) destiné à un opérateur, une image de la portion de terrain (1) avec une 15 direction d'observation plongeante (S2), on positionne, d'une façon modifiable par l'opérateur, sur l'image ainsi calculée une zone d'efficacité (16) qui est une image d'une surface ou d'un volume géométrique permettant de visualiser l'aire ou le volume d'efficacité du projectile 20 (4) ou de la rafale considéré lorsqu'il ou elle est déclenché au niveau d'un point de déclenchement (P), on récupère les coordonnées du point de déclenchement (P) souhaité pour le projectile (4) ou la rafale lorsque l'opérateur a choisi la localisation qui lui convient après 25 avoir déplacé la dite zone (16) sur l'image du terrain (1). 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orientation de la direction d'observation (S2) est modifiable par l'opérateur lors de l'acquisition. 3- Conduite de tir (11) pouvant être associée à une arme 30 (3) tirant des projectiles (4) ou des rafales de projectiles et permettant de fournir les coordonnées d'un point de déclenchement (P) pour un projectile ou une rafale tiré par l'arme, conduite de tir mettant en oeuvre le procédé selon unedes revendications précédentes et caractérisée en ce qu'elle comprend : au moins un moyen d'observation laser (7) permettant l'acquisition des coordonnées en trois dimensions d'une 5 portion de terrain (1) observée, un calculateur (12) pouvant reconstruire à l'aide d'un algorithme approprié au moins une image de la portion de terrain (1) dont les coordonnées ont été acquises, image qui est affichée sur un moyen de visualisation (14) avec une 10 direction d'observation plongeante (S2), un moyen de commande (15) destiné à un utilisateur et permettant de positionner et déplacer sur l'image du terrain (1) une zone d'efficacité (16) qui est elle-même une image d'une surface ou d'un volume géométrique permettant de 15 visualiser l'aire ou le volume d'efficacité du projectile (4) ou de la rafale considéré lorsqu'il ou elle est déclenché au niveau d'un point de déclenchement (P), le calculateur (12) déterminant de façon continue les coordonnées du point de déclenchement (P) lorsque la zone 20 d'efficacité (16) est déplacée par l'opérateur, un moyen de validation (B2) permettant à l'utilisateur de choisir une localisation particulière de la zone d'efficacité (16), le calculateur (12) fournissant alors les coordonnées du point de déclenchement (P) souhaité pour le projectile (4) 25 ou la rafale. 4- Conduite de tir selon la revendication 3, caractérisée en ce que le calculateur (12) est associé à des premiers moyens mémoires (17) qui incorporent une modélisation géométrique des zones d'efficacité (16) pour les projectiles 30 (4) ou rafales de projectiles associés à différents points de déclenchement (P). 5- Conduite de tir selon une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que l'image de la zone d'efficacité (16) est semi-transparente. 6- Conduite de tir selon selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'image de la zone d'efficacité (16) est dans une couleur différente de celle du reste de l'image. 7- Conduite de tir selon une des revendications 4 à 6, 5 caractérisée en ce que des moyens de commande (15) permettent de modifier l'orientation de la direction d'observation (S2) lors de l'acquisition par un opérateur. 8- Conduite de tir selon une des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que le moyen d'observation (7) est une 10 caméra optique ou thermique couplée à un capteur laser 3D, l'image en trois dimensions étant obtenue en associant à chaque point de l'image de la caméra une information de distance acquise par le capteur laser 3D.