Brevet FR2989775A1 — publié le 20131025

PROCEDE DE DETERMINATION DES CORRECTIONS DE TIR D'ARTILLERIE Le domaine de l'invention est celui des tirs d'artillerie. Lors de tirs d'artillerie, un observateur avancé est placé entre les pièces d'artillerie et une cible fixe, typiquement à environ 1 ou 2 km de la cible, les pièces d'artillerie étant elles placées en arrière à une distance typiquement comprise entre 5 et 50 km pour des tirs terrestres. Cet observateur qui a une vue directe sur la cible est chargé dans un premier temps de déterminer la position de cette cible. On parle d'extraction de coordonnées de la cible. Celles-ci sont obtenues de la manière suivante au moyen d'un système d'observation optronique fixe mais orientable tel qu'une jumelle ou une lunette multifonctions fixée sur un trépied. Ce système d'observation décrit en relation avec la figure 4 comprend de manière classique, une voie d'observation qui comprend un capteur d'images 2 et une voie de télémétrie laser dite voie laser qui comprend un télémètre 4 ; il comprend également un écran d'affichage 1 commun aux deux voies sur lequel apparaît l'image 10 issue du capteur d'image et sur lequel est positionné un réticule de télémétrie R1 matérialisant l'axe de visée du télémètre laser, comme on peut le voir figure 1. Ce réticule a généralement la forme d'une croix. Le faisceau laser du télémètre est émis dans un secteur très étroit typiquement d'environ 1 mrad, ce qui impose un pointage très précis du laser. Une harmonisation c'est-à-dire un alignement des axes entre la voie laser et la voie d'observation est effectuée en usine ; il en résulte que le réticule R1 est situé sensiblement au centre de l'écran 1. Pour télémétrer la cible, l'opérateur oriente la jumelle de manière à positionner le réticule laser R1 sur l'image de la cible puis la télémétrie est effectuée au moyen d'une interface utilisateur 7, par exemple par action sur un bouton poussoir. Le système d'observation est en outre équipé de moyens 5 de mesure de l'orientation de l'axe de visée (de la voie d'observation ou de la voie de télémétrie puisqu'elles ont le même axe), tels qu'un compas magnétique, ou un goniomètre ou un gyrocompas..., ou tout autre moyen, et de moyens de positionnement 6 tels que par exemple un système GPS bi-antennes. Ce système d'observation est par exemple monté sur trépied et a donc une position géographique fixe, et est apte à être orienté. Comme indiqué, l'observateur oriente le système d'observation de manière à faire coïncider sur l'écran de visualisation 1, le réticule R1 avec l'image 10 de la cible comme illustré figure 1. Il actionne alors le télémètre pour mesurer la distance D entre le système et la cible, en même temps que les mesures de positionnement du système et son orientation sont respectivement calculées par les moyens de positionnement et d'orientation. Les coordonnées de la cible sont extraites de ces trois mesures et transmises aux pièces d'artillerie, par phonie par exemple. Un certain nombre de facteurs peuvent conduire à ce que le premier impact ne soit pas sur la cible : Imprécision de l'extraction de coordonnées, Réglage de la pièce d'artillerie défaillant Température de la poudre et du canon Vents, Etc ... Lorsque le premier impact n'est pas sur la cible, l'observateur avancé a pour seconde mission de fournir aux opérateurs des pièces d'artillerie, les paramètres nécessaires à la détermination des corrections de tirs à apporter pour réaliser une seconde frappe sur la cible cette fois. Les paramètres que fournit l'observateur avancé sont au nombre de 3 comme indiqué sur la figure 2 : gisement d'observation de la cible, distance à droite ou gauche entre l'impact et la cible qui est de 10 m plus à gauche sur l'exemple de la figure, distance devant ou derrière entre l'impact et la cible, qui est de 15 m plus près sur l'exemple de la figure. Le calcul de ces paramètres est effectué à partir de la mesure des éléments suivants, sachant que la mesure de la distance D issue de l'étape d'extraction de coordonnées, est considérée suffisamment précise : Distance D' entre l'observateur et l'impact, Décalage de l'orientation entre l'impact et la cible : dans la pratique il s'agit d'un décalage en gisement. Pour éviter que l'impact de cette seconde frappe ne soit en dehors de la cible et donc pour limiter au maximum les dommages collatéraux, le calcul de ces paramètres doit être le plus précis possible, notamment avec une précision angulaire d'un mrad, la précision sur D' étant suffisante. En effet, la distance D' est obtenue par télémétrie laser avec une précision suffisante de l'ordre de ± 5m. A l'heure actuelle il existe deux appareils pour déterminer le décalage en gisement entre la cible et l'impact : Le compas magnétique, Le goniomètre. Le compas magnétique est un appareil sensible au champ magnétique terrestre et permet de déterminer le nord magnétique d'un lieu ; il est alors facile de déduire le nord géographique de ce lieu, en ajoutant la déclinaison magnétique. A l'aide d'un compas magnétique on peut mesurer en pointant sur une cible le gisement d'observation vers cette cible. En pointant vers l'impact et en faisant une soustraction, on est en mesure de déterminer le décalage en gisement entre la cible et l'impact. L'avantage de l'appareil réside dans sa compacité et sa légèreté. Il est facilement intégrable dans des systèmes plus complexes comme les jumelles multifonctions par exemple. Son inconvénient est lié à la sensibilité de ce type de capteur qui est extrêmement sensible aux perturbations et ne peut garantir dans le meilleur des cas une mesure à moins de 10 mrad. Or cette précision de 10 mrad est très insuffisante puisque l'ordre de grandeur des corrections de tirs que l'on cherche à fournir est de 1 millradian. Le goniomètre est un rapporteur d'angle. Il permet de mesurer un angle relatif avec une grande précision, inférieure à un mrad. En pointant successivement la ligne de mire d'une jumelle sur la cible puis sur le point d'impact, il permet de mesurer le décalage en gisement avec la précision requise. L'inconvénient du goniomètre est qu'il est lourd, encombrant ce qui est pénalisant pour un matériel tactique et qu'il ajoute un coût non négligeable au système.35 On peut également calculer ces paramètres de correction en utilisant un système d'observation tel qu'une jumelle ou une lunette, dont l'écran de visualisation est muni d'un réticule R1 micrométrique c'est-à-dire complété par des petits repères, la distance entre deux repères définissant un champ de vue, comme représenté figure 1. L'observateur évalue lui-même le décalage en gisement et en site en fonction du décalage qu'il observe sur son écran de visualisation 1 entre le réticule R1 micrométrique positionné sur l'image 10 de la cible et l'image 11 de l'impact sur son écran ; mais cette évaluation par l'observateur lui-même ne permet pas d'atteindre la précision souhaitée de l'ordre d'1 mrd. Puis par télémétrie, il mesure la distance en ayant préalablement orienté son système d'observation vers l'impact c'est-à-dire en positionnant le réticule sur l'image de l'impact. En conséquence, il demeure à ce jour un besoin pour un système 15 donnant simultanément satisfaction à l'ensemble des exigences précitées, en termes de précision des corrections à apporter, de compacité, de légèreté et de coût. Plus précisément l'invention a pour objet un procédé de 20 détermination de corrections de tir d'artillerie sur une cible fixe au moyen d'un système d'observation optronique de position géographique fixe, apte à être orienté et équipé d'un dispositif de mesure de l'orientation de sa ligne de visée, d'un télémètre laser, de moyens de positionnement du système, d'un écran de visualisation muni d'un réticule fixe et harmonisé avec l'axe du 25 télémètre, de moyens d'affichage et de déplacement d'un autre réticule sur l'écran, qui comporte l'étape suivante : orienter le système d'observation de manière à afficher le réticule fixe sur l'image de la cible sur l'écran de visualisation et calculer des coordonnées géographiques de la cible en fonction de la 30 distance fournie par le télémètre, de l'orientation fournie par le dispositif de mesure de l'orientation et de la position du système optronique fournie par les moyens de positionnement. Il est principalement caractérisé en ce qu'un tir ayant eu lieu et l'impact de ce tir ne coïncidant pas avec la cible, il comporte les étapes 35 suivantes : l'orientation du système étant fixe : o afficher sur l'écran de visualisation un deuxième réticule sur l'image de l'impact et mesurer sur l'écran de visualisation le décalage entre les deux réticules, o afficher un troisième réticule sur l'écran de visualisation en une position symétrique de celle du deuxième réticule par rapport au premier réticule, orienter le système optronique pour positionner le troisième réticule sur l'image de la cible, le premier réticule coïncidant alors avec l'image du point d'impact, actionner le télémètre pour obtenir la distance entre le système et l'impact. Cela permet notamment de mesurer la distance entre le système d'observation et le point d'impact même lorsque celui-ci vu par l'observateur et/ou son image sur l'écran ont bougé, ou disparu. L'affichage du deuxième et du troisième réticule sont éventuellement simultanés. L'étape de télémétrie peut être réitérée, par exemple lorsqu'aucun 20 écho n'est obtenu par le télémètre. Selon une caractéristique de l'invention, le champ de vue de l'écran de visualisation pouvant varier, il comprend suite à l'étape d'extraction des coordonnées, une étape d'élargissement du champ de vue de l'écran de visualisation. 25 L'invention a aussi pour objet un système d'observation optronique apte à être orienté et équipé d'un dispositif de mesure de l'orientation de sa ligne de visée, d'un télémètre laser, de moyens de positionnement du système, d'un écran de visualisation muni d'un réticule 30 fixe et harmonisé avec l'axe du télémètre, d'une interface utilisateur et d'une unité de traitement, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'affichage et de déplacement de deux autres réticules sur l'écran, et en ce que l'unité de traitement comporte des moyens de mise en oeuvre du procédé tel que décrit. 35 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 déjà décrite représente schématiquement un exemple d'image de cible sur un écran de visualisation, la figure 2 déjà décrite illustre les corrections de tir à apporter, les figures 3 illustrent les différentes étapes d'affichage des réticules R2 et R3 selon l'invention, la figure 4 représente schématiquement un exemple de système d'observation. D'une figure à l'autre, les mêmes éléments sont repérés par les mêmes références. On considère qu'un premier tir souvent appelé tir de réglage, a eu lieu, suite à la transmission des coordonnées de la cible aux pièces d'artillerie. L'observateur attend l'impact de ce tir de réglage en conservant le réticule R1 sur l'image de la cible, sans modifier l'orientation du système d'observation. R1est généralement au centre de l'écran de visualisation 1. Lors de l'impact, l'opérateur grâce à des moyens d'affichage et de déplacement d'un deuxième réticule R2 sur l'écran, place ce réticule R2 sur l'image 11 du point d'impact sur l'écran sans modifier l'orientation de la jumelle, comme illustré figure 3a. Ces moyens de déplacement d'un réticule sont par exemple un joystick, ou des boutons poussoirs ou encore un dispositif d'analyse de la rétine de l'observateur. Le positionnement du réticule R2 sur l'image 11 du point d'impact permet la mesure de tx (= décalage horizontal de R2 par rapport à R1) qui permet de déterminer le décalage en gisement avec la très bonne précision angulaire de l'écran de visualisation. Il s'agit typiquement d'un écran de type microvisualisateur avec une optique oculaire ou d'un écran plat déporté. Le microvisualisateur est de type OLED ou à cristaux liquides LCD, avec un angle de gisement associé à chaque pixel prédéterminé ; il est typiquement d'environ 0,1 mrd à 5% près. La précision requise de l'ordre d'1 mrd est donc largement atteinte en mesurant £x en nombre de pixels. Il en est de même pour le décalage en site obtenu en mesurant Ay, mais la principale contribution est celle du décalage en gisement. Le champ horizontal d'un écran est typiquement d'environ 3°, soit environ 50 mrd, ce qui correspond à un champ de vue couvrant environ 150 m, pour un observateur situé à 3 km. Si le point d'impact peut être en dehors de ce champ de vue, 5 l'observateur peut éventuellement élargir ce champ de vue avant le tir de réglage, l'angle de gisement associé à chaque pixel étant bien sûr augmenté en conséquence. Reste alors à mesurer la distance D' entre le système 10 d'observation et le point d'impact au moyen du télémètre sachant que l'axe de celui-ci est harmonisé avec l'axe matérialisé par le réticule R1. Or à ce stade, R1 est sur l'image 10 de la cible. Il faut donc modifier l'orientation du système d'observation de manière à positionner le réticule R1 sur l'image du point d'impact. Mais le 15 point d'impact vu par l'observateur ainsi que son image sur l'écran peuvent avoir bougé, voire même avoir disparu ; la fumée au point d'impact peut s'être dissipée par exemple. Un troisième réticule R3 est affiché sur l'écran de manière symétrique au réticule R2 par rapport à R1 (plus précisément par rapport au 20 centre de R1) ; ceci est montré figure 3b. Cet affichage peut être simultané de celui de R2 ou lui succéder. Il peut être réalisé par l'observateur mais il est de préférence assuré automatiquement par l'unité de traitement 3 du système d'observation qui compte les pixels entre R1 et R2, soit Ax et Ay (= décalage vertical de R2 par rapport à R1 correspondant à un décalage en 25 site). Comme montré figure 3c, l'observateur modifie alors l'orientation du système d'observation de manière à positionner le réticule R3 sur l'image de la cible 10, ce qui par construction amène le réticule R1 et donc l'axe de visée du télémètre sur l'image du point d'impact 11. Ce faisant, le point 30 d'impact devient la référence physique commune à l'observateur et aux pièces d'artillerie à la place du nord géographique. Il actionne ensuite le télémètre pour permettre la mesure de la distance D' entre le système d'observation et le point d'impact. Cette étape de télémétrie est éventuellement réitérée tant qu'aucun écho du point d'impact n'est détecté 35 par le télémètre. Disposant par ailleurs de sa position, le système d'observation a alors toutes les données (position, décalage en orientation, distances D et D') pour déterminer l'écart entre la cible et le point d'impact du tir de réglage, 5 avec la précision d'un système à goniomètre mais sans ce dernier. 10 REVENDICATIONS1. Procédé de détermination de corrections de tir d'artillerie sur une cible fixe au moyen d'un système d'observation optronique de position géographique fixe, apte à être orienté, et équipé d'un dispositif (5) de mesure de l'orientation de sa ligne de visée, d'un télémètre laser (4), de moyens (6) de positionnement du système, d'un écran de visualisation (1) muni d'un réticule fixe et harmonisé avec l'axe du télémètre, de moyens d'affichage et de déplacement d'un autre réticule sur l'écran, qui comporte l'étape suivante : orienter le système d'observation de manière à afficher le réticule central (R1) sur l'image de la cible (10) sur l'écran de visualisation (1) et calculer des coordonnées géographiques de la cible en fonction de la distance fournie par le télémètre, de l'orientation fournie par le dispositif de mesure de l'orientation et de la position du système optronique fournie par les moyens de positionnement, caractérisé en ce qu'un tir ayant eu lieu et l'impact de ce tir ne coïncidant pas avec la cible, il comporte les étapes suivantes : l'orientation du système étant fixe : o afficher sur l'écran de visualisation (1) un deuxième réticule (R2) sur l'image de l'impact (11) et mesurer sur l'écran de visualisation (1) le décalage entre les deux réticules (R1, R2), o afficher un troisième réticule (R3) sur l'écran de visualisation (1) en une position symétrique de celle du deuxième réticule (R2) par rapport au premier réticule (R1), orienter le système optronique pour positionner le troisième réticule (R3) sur l'image de la cible (10), le premier réticule (R1) coïncidant alors avec l'image du point d'impact, actionner le télémètre pour obtenir la distance entre le système et l'impact. 2. Procédé de détermination des corrections de tir d'artillerie selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'affichage du deuxième et du troisième réticule (R2, R3) sont simultanés. 3. Procédé de détermination des corrections de tir d'artillerie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de télémétrie est réitérée. 4. Procédé de détermination des corrections de tir d'artillerie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le champ de vue de l'écran de visualisation (1) pouvant varier, il comprend suite à l'étape d'extraction des coordonnées, une étape d'élargissement du champ de vue de l'écran de visualisation. 5. Système d'observation optronique apte à être orienté et équipé d'un dispositif (5) de mesure de l'orientation de sa ligne de visée, d'un télémètre laser (4), de moyens (6) de positionnement du système, d'un écran de visualisation (1) muni d'un réticule fixe (R1) et harmonisé avec l'axe du télémètre, d'une interface utilisateur (7) et d'une unité de traitement (3), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'affichage et de déplacement de deux autres réticules (R2, R3) sur l'écran, et en ce que l'unité de traitement (3) comporte des moyens de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes.