Brevet FR3057061A1 — publié le 20180406

DOMAINE DE L'INITION L'invention se rapporte au domaine de l'alignement d'éléments re. 7.,ement l'un à l'autre, et pion particulièrement à la mea la correction de gnements elt:e un axe iircncc d'un premier référence et un 1=IEP.E PLAN DE L':MVENTION Le ..éve_lepperent des portées des engins d'artillerie tels que les mortiers requiert de pouvoir établir des procédures de visée permettFn d'ajuster précisément l'inclinaison du cube de irTuc ..-1 fonction de la positiou cc la. cible. ClassqueT.e. l'ajustement de visée d'un mortier se fait pac oointge d'un disque op c.: placé sur un piquet de référence dont la position re entent à la .eble est connue. Cool requiert de disposer d'une équ nique ',Dour 7' m,àleion des piquets sur le terrein ot souffre de --DrecIsio:1 de cette implantation. Une alternative cc rne l'u,ilesation de coordonnées de cf :Icica )n , vant sur des satellites, de type GPS. Cette alL iative n'est uns fiable car elle dépend 1,=i nt de la précision du recé ege par satellites dent 1cc signaux p uvent être broui tas ou e É La qocalisateç,n car _ns météoroiogocjues perturbent trop les mesures. De manière similaire, certains les --. -LlCs montés sur des clronels LooL.èent un alignementextrêmement précis. L èsure de cet 30 alignement se fait à l'aide ce dis::::c-tfs coLiques mee:an:oc ccc lasers. Ces éqijrorients requièrent une main d'u.: vre qualifiée, des équipements coûteux et fragi'es» La précision de la mesure est ornent lent être mpossible dans le cas de encaissés ou lorsque les conditions 35 d'être perturbée par les conditions 3057061 2 Il existe donc un besoin pour un procédé et un dli Lilmet7--- d'aligner un élému par rapport à un autre facilement, sans nécessiter escamp._ poussées en optique. CE:721 7 L'INVENTION L'invention a pour objet de simplifier 1" d'un élément par rapport à un autre. RESUME L'INVENTION A cet effet, on prévoit un procédé d'aliooe 10 d'un deuxième élément relati-gment à u-n axe de 1(2iérence d'un premier élécLcri,le élément cmprensct une première in entation par rapport à l'axé de référere:-e est cenn_tc et le deuxième élément comprenant une deuxième inteiluf d'accueil dont 15 l'orientation par apport au deuxième élément est connue, le procédé c ,05: Ué::F suivantes a) p7acer us aasitif a -oncme d' align=ent en -eration aso. a premièr d'acc, il, le gnemert étant agencé pour 20 effe:::tuer des mecru b) enregistrer des mesures du dispositif autonome d'an _ement pLnant une e durée ; c) di: lacer le dsposit: -110no:se ' emenr =usqu'à .ti::o. sues seuxo AT_L iner'ace onrecrs:oort ', riesouno du dispositif _inement 00 ccurs dépl -e.oment; strs.::: des mesures do dispositif sutc-nome une deuxi durée alc's le e d'align ne n coop, atl d'accueil; oorrection d'ori ntion en fonction des entre la miro ou place du dispositif autonome d'alisr.emesi'_ en avec la preiire interface eil as sa miss en en cooy_ aticn 35 avec la ln:c interface d'accue: le Teutre ci 25 d'- autono d) ,,nament bencadispo ls.c;s1 e) me suros c t 3057061 On obti un prdcé..ié d'alig utilisant un itif autonome ne -e-1 -ant aJcune interaction avec un autre dia,_'tif (satellites, bai, radiar ou optiques) et pouva: mis en oeuvre par un 5 pera al sans aial..tfications purionlilres Avanta semenL, la a=rec!...in d'orie uion ccinpr de La va la. ii au dés. l _Ten -tsi obternu. ut utilise pour modifier la position du. deuxième élément ou être 10 commJniquée à usa ui:iLé de =71ménae reliée au premier a_aL et/cd lement. Avanta:eusement encore, le dis autencme d'ali.crnerient une centra c n1.1e. Ide la centrale inertielle ombrer 2ins un 15 gyrdmet e de ve Quapan. Sels mocL illisation particulier le .::cédé .q:_1s -i.r.f -Oiement au dépt du autonome :ement depu la em :face d'accueil jusqu la GeuieTre i J.e 20 tieil, une étape intermédiaire de p le diLunsitif autonome d'alignement sur un apparei de transport pourvu dss 7.-:7 , de stabilisati.c:n angulu.i:le. L' 'sation areil de transport permet de 1:uLuu le -1L,,s genres par les accélérations v-- 25 1 ranspc: ce qui re.ju-s- l'amplitude des rotat_ enregistrE-- à prendre en compte dans le calcu du désalicuerr.a:.t Les erreurs de mesures étant p: les à l'amplitude mesurée, cette étape améliorer la précision du de , m-sure du 30 dia ail L'invention calcorne également un dis _L_f autonome d'alignement comprenant do moyens de coopération avec une , et :=L2= ' a.terface d'accueil et des rouans de mesure .1..,:e.. I.R.L77JE SCRIPTION .ssrN 3057061 4 Il sera fait référence aux figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue sc __Igue en perspective d'un dispositif selon l'invetion ; - la fi une vue scherre_tique en pspe d'une s.r eue ita çs. du r. .:3.J. 1" - la figure ï est - rr s.'une supplém,..mL 're du procédé selon l'in7 tion - la figure . est vue schématique en perspective d'une 10 étape du procéd4 selon l'invention. ; la U,7;ure 5 est un logigramme DE.MILEE DE L'INVENTION férer,::e à la re 1, le dispositif 15 auto d'alignement selon l'invention, et généralement d3 si 1, comprend un boï er 2 de forme ,n:3iblement le en saillie :quel vient une portion de c rlid.re 3 ron 120 rnsliinètres de diamètre. Le boîtier 2 =prend une cent::ale inerL qui 20 comprte une pTate 11 sur laquelle son. _-_-_tés un premier gyromètre 20, un deuxième gyomé:r_ 21 et un troisième gyromètre 22 ainsi qu'un premier accéléromètre 30, un deuxième rumn . 31 et un trot. accélér=etre 32. 3es eec:er,, àie et ti. senle 25 gvrorr.Tses 20 u2 son de métal'' 1:'es à double apason vibrant de ty.p. dont 1 es axes des pou-tres vibrantes s'étendent respetivem ot selon trois axes 23, 24 oL 25 qui forment u7-[ sepese cotises Les prsmics, cuexiuice s troisième accèlércenètres O, 31 30 eL 32 sons 1.esp :ivemenn manière à former un orthogonal. Cette ccuiii gnons ie. particulière des gyromètres et des accéléromeLres pLrmet de mesurer les rotations du cIiscositif 1 autour de tous les axes et de mess - les dépt dépliuements dn b:-n:sitif 1 dans toutes les 35 dire-tions. 3057061 5 Le dispositif 1 comprend également un module 40 de détermination du nord magnétique- ici sous la forme d'un bloc regroupant trois magnétomètres et deux accéléromètres- ainsi qu'une mémoire flash 50, un écran 5 51 LED et une interface de contrôle 52. Les gyromètres 20 à 22, les accéléromètres 30 à 32, le module 40 de détermination du nord magnétique ainsi que la mémoire 50 et l'écran 51 sont reliés à un microcontrôleur A l'aide de pistes imprimées sur la 10 platine 11. L'ensemble des équipements portés par la platine 11 sont alimentés par une batterie 12. Le dispositif 1 peut donc effectuer des mesures d'attitude et des enregistrements: de celles-ci en compilant et en analysant les valeurs issues des gyromètres 20 à 22 et 15 dés accéléromètres 30 à 32. Le dispositif 1 est dit autonome en ce qu'il réalise les mesures d'attitude sans qu'il soit nécessaire d'entrer en communication ou de collaborer avec un autre équipement, comme par exemple un ou plusieurs satellites, 20 des émetteurs radio ou des balises optiques. Selon un premier mode de réalisation décrit en référence aux figures 2 à 5, le procédé de l'invention s'applique à l'alignement d."-un deuxième mortier 60 relativement à un axe de référence 61 d'un premier mortier 62. Sur le 25 logigramme de la figure 5-, les étapes optionnelles sont représentées en traits interrompus quand les autres sont représentées en traits continus. Selon une étape préparatoire, le dispositif 1 est mis en route et il s'écoule une durée de stabilisation 30 pouvant varier de une seconde à cinq minutes avant de manipuler le dispositif. Cette durée de stabilisation permet l'établissement de flux de chaleur interne stables qui résultent en des dérives de gyromètres stables. Selon Une étape préliminaire représentée en 35 figure 2, la portion de cylindre 3 du dispositif 1 est 3057061 6 engagée dans le fût 62.1 du deuxième mortier 62 et l'opérateur lance alors, à partir de l'interface 52 une procédure de géolocalisation. Le microcontrôleur active alors le module 40 de détermination du nord magnétique 5 et, selon une procédure connue, géolocalise le fût 62.1. Cette étape de géolocalisation peut également s'effectuer à l'aide d'un système GPS ou par entrée des coordonnées (latitude, longitude, altitude) du fût 62.1 via l'interface 52. 10 Une fois le fut 62.1 géolocalisé, le dispositif 1 est engagé dans le fût 62.1 (si l'étape de géolocalisation n'a pas été effectuée à l'aide du dispositif 1) selon une étape (a). L'opérateur indique à l'aide de l'interface 52 que le dispositif 1 est posé sur 15 le premier mortier 62 de référence. Selon une étape (b), le dispositif 1 mesure et enregistré, pendant une première durée T1 comprise entre une seconde et cinq minutes, les valeurs en provenance des gyromètres 20 à 22 ainsi que des accéléromètres 30 à 32. A l'issue de cette 20 première étape de mesure, l'opérateur désengage le dispositif 1 et, selon une étape intermédiaire optionnelle, place le dispositif 1 sur un appareil de transport 70 pourvu de moyens de stabilisation angulaire, ici sous la forme d'un plateau de transport 71 rotulé sur 25 Une poignée 72 et de deux contrepoids 73 et 74 montés sur un support de réglage 75. Un tel appareil de transport 70 est notamment connu dans l'industrie cinématographique sous le nom de « Steady cam ». Selon une étape (c), l'opérateur déplace le dispositif 1 jusqu'au: fût 60.1 du 30 premier mortier 60. Il désolidarise alors le dispositif 1 de l'appareil de transport 70 et engage alors la portion de cylindre 3 dans le fût 60.1 du premier mortier 60. Au cours de ce déplacement, le dispositif 1 mesure et enregistre les valeurs en provenance des gyromètres 20 à 35 22 ainsi que des accéléromètres 30 à 32. L'opérateur 3057061 7 indique à l'aide de l'interface 52 que le dispositif 1 est posé sur le deuxième mortier 60. Selon une étape (d), le dispositif 1 mesure et enregistre, pendant une deuxième durée T2 d'environ trois secondes, les valeurs 5 en provenance des gyromètres 20 à 22 ainsi que des accéléromètres 30 à 32- A l'issue de cette étape (d), et selon une étape microcontrôleur analyse les enregistrements des en provenance des gyromètres 20 à 22 ainsi 10 accéléromètres 30 à 32 et calcul le désalignement entre l'axe de référence 61 du premier mortier 62 et l'axe du deuxième mortier 60. L'opérateur est informé du désalignement par l'affichage de l'écran 51 et peut appliquer l'une des corrections d'orientation suivantes 15 modifier la position du deuxième mortier 60 de manière à compenser le désalignement calculé ; entrer la valeur du désalignement calculé dans une unité de commande reliée au premier mortier 62 ou au deuxième mortier 60 de manière à ce que la compensation 20 soit effectuée dans les paramètres de tir. On obtient ainsi un procédé d'alignement utilisant un dispositif autonome ne requérant aucune interaction avec un autre dispositif (satellites, balises radios ou optiques). Le dispositif met en oeuvre des 25 composants fiables et robustes dont la dérive de mesure sur la durée du procédé d'alignement (T1+T2+temps de déplacement) est estimable avec précision, voire négligeable. Les gyromètres de type Quapason ont une dérive de 30 mesure extrêmement faible sur les durées concernées ce qui permet d'améliorer encore la précision de l'alignement. Avantageusement, et pour plus de précision encore, il peut être intéressant d'ajouter au prOcédé de 35 l'invention une étape supplémentaire de mesurer la (e), le valeurs que des 3057061 8 température du ii sics ttif autonomc d'alignLment et d'effectuer c:orrectior. Lbc,J-LJUique 7 les enregistrements des mesures du siL11. Ceci permet de TTu la dérive de meu provoquée par les de température du di p ,:if 1 et d'obtenir une mesure encore plus prIcuse du esaligrement. Bien _.invention n' s limitée aux modes de réai. 'sa-'- décrits maiu _nq_ toute variante verte par la définition de l'invEnuion figurant dans 10 les rcvondications. En particulier, - bien qu'ici les éléne:t.a à aligner soient un deime mortier par rappor7 t in premier mortier de .r.ferene, l'invention arplique également à d'autres 15 types d'éléments de e-e-ce et d'éléments à aligner, par exemple candns, un missile à aligr= par :Jappdrt à un axe de rdLirence d'un autre missi] d'un rapport à un axe de a,àronef, ou un morL' mcaniquo.mc!nt matéria_ 20 d'.n visée laser, d'une orcoorddnnées. Les armes concernées par l'in7 ssu ation par G7.23 ru de rillerie sol-air sont cet axe couvent - bien qu'ici le dispcs'_tif autrY.D= d'a:1 d-reTent soit clan sur un appareil de transpern pourvu de accus 25 de utilisation lcire, l'in':, nt on ,__que cru; à un dispositif co ,-',',,- .ant des moyens de stabilisati ,,ngulaire intégrés ; qu'ici le discositif auL t place un appurul de tr pendant r rn J laceTe s la prduL_ eriace eeueil vers la 'dème . inventior s'applique égalementun déplacement du dispositif autonome d'alig eT -t sans utilisation de I u,a_reil de tr spert; - bien qu'ic.i le sitif conome 35 d'a compr uns tion de .-d_re d'environ 3057061 9 120 millimètres de diamètre venant en Lie du .ier et coopérant avec le fut des mortiers, l'invention s'applique également à d'autres nes d'interface d'accueil du dispositif comme exemu« des portions de 5 cylindre de diamètre diffascoopérer avec des mortiers cont les fûts du diamètre différent., des enc,:ru -angu7aire, recL ,ulaire ou lqe munies non du eersupaurs - bien qu'ici le dispositif autonome d'alidncmcnt 10 comprdnne une centrain_l. inertielle, "inventon s'applique d'auLl noyers ha m su d a: Lude comme pur un ou gyacopes, des mê,gn::_:,tomètres ou des ; - bien qu'ici le dispositif au _Home d'alignement 15 comprenne un bloc regroupant accélércnc d' eut per mo magret - te, is omètres et deux également à A-e- tord C ou le pal emètrus Leul sale pis accelér,-;Te,1 20 gyrocompas ; bien qu'ici. le di itif autonome d'aligneFient =prenne une a= ssh, "invenLion sure mle à d' cet 77.ypes de regiu ::s:.,er5 des ,_omme par exeTp Je la memoil: morses su SD, Ul.h ou un cU501cc, dur bien qu'ici l dispositif au dnome d'alignement un écran LED, l'invention ligue également à autres e tues de moyen d' nulle use somme par exernelc un écerar ea-.::::sle, plasn ,_,L. t fiche à 30 Le di 'f peut inme ce dépourv'.: de musses d'affichage et envoyer les informations sur un afficheur déporté par liaison sans fil ou sur une interface à connecter au dispositif .:LL' :omo d'ali7- Tent ; - bien qu'ici le dispcsitif autonome d'ali:cne.s.t 35 comprenne un microcontrâleur, l'invention s' ne 3057061 10 également à d'autres types de moyens de calcul en temps réel d'une orientation du dispositif comme par exemple un microprocesseur ou un FPGA - bien qu'ici le dispositif autonome d'alignement 5 comprenne une batterie, l'invention s'applique également à d'autres types de moyens d'alimentation comme une alimentation filaire externe ; - les différentes durées mentionnées peuvent être modifiées et plus particulièrement allongées si les 10 conditions le permettent, la première et/ou la deuxième durée (Ti, T2) est comprise entre 1 et 300 secondes. REVENDICATIONS1. Procédé d'alignement d'un deuxième élément (60) relativement à un axe de référence (61) d'un premier élément (62), le premier élément (62) comprenant une première interface d'accueil (62-.1) dont l'orientation par rapport à l'axe de référence (62) est connue et le deuxième élément (60) comprenant une deuxième interface d'accueil (60.1) dont l'orientation par rapport au deuxième élément (60) est connue, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) placer un dispositif autonome d'alignement (1) en coopération avec la première interface d'accueil (62.1), le dispositif autonome d'alignement (1) étant agencé pour effectuer des mesures d'attitude b) enregistrer des mesures du dispositif autonome d'alignement (1) pendant une première durée (T1) c) déplacer le dispositif autonome d'alignement (1) jusqu'à le mettre en coopération avec la deuxième interface d'accueil (60.1) tout en enregistrant des mesures du dispositif autonome d'alignement (1) au cours de ce déplacement ;- d) enregistrer des mesures du dispositif autonome d'alignement (1) pendant une deuxième durée (T2) alors 25 que le dispositif autonome d'alignement (1) est en coopération avec la deuxième interface d'accueil (60.1) ; e) déterminer et appliquer une correction d'orientation en fonction des mesures effectuées entré la mise en place du dispositif autonome d'alignement (1) en coopération 30 avec la première interface d'accueil (62.1) et sa mie en place en coopération avec la deuxième interface d'accueil (60.1). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la correction d'orientation comprend un calcul de 35 désalignement. 3057061 12 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la correction d'orientation comprend une étape de modifier la position du deuxième élément (60.1). 4. Procédé selon la revendication 2, dans 5 lequel la correction d'orientation comprend une étape de communiquer le désalignement calculé à une unité de commande reliée au premier élément (62) et/ou au deuxième élément(60). 5. Procédé selon l'une quelconque des 10 revendications précédentes, dans lequel le dispositif autonome d'alignement (1) comprend une centrale inertielle (10). 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la centrale inertielle (10) comprend au moins un 15 gyromètre (20, 21, 22) de type Quapason. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant, préalablement au déplacement du dispositif autonome d'alignement (1) depuis la première interface d'accueil (62.1) jusqu'à la 20 deuxième interface d'accueil W.1), une étape intermédiaire de placer le dispositif autonome d'alignement (1) sur un appareil de transport (70) pourvu de moyens de stabilisation angulaire. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape supplémentaire de mesurer la température du dispositif autonome d'alignement (1) et d'effectuer une correction thermique sur les enregistrements des mesures du dispositif autonome d'alignement (1). 9. Procédé selon l'une quelconque dés revendications précédentes-, comprenant une étape préparatoire de mettre en route le dispositif autonome d'alignement (1) et d'attendre une durée de stabilisation avant de placer le dispositif autonome d'alignement (1) sur la première interface d'accueil. 3057061 13 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape préliminaire de géolocaliser la première interface d'accueil (62.1). 5 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'étape préliminaire de géolocalisation comprend une étape de détermination du nord magnétique. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première et/ou 10 la deuxième durée (T1, T2) est comprise entre 1 et 300 secondes.- 13. Dispositif autonome d'alignement (1) comprenant - des moyens de coopération avec une première et une 15 deuxième interface d'accueil (62.1, 60.1) ; - des moyens de mesure d'attitude (10) agencés pour mettre en oeuvre le procédé d'alignement selon l'une quelconque des revendications précédentes. 14. Dispositif autonome d'alignement (1) selon la 20 revendication 13, comprenant des moyens d'enregistrement des mesures d'attitudes (50) et/ou des moyens de calcul en temps réel () d'une orientation du dispositif autonome d'alignement (1) et/ou des moyens d'affichage (52). 15. Dispositif autonome d'alignement selon l'une 25 des revendications 13 ou 14, dans lequel les moyens de coopération avec la première et la deuxième interface d'accueil (62 .1, 60.1) comprennent une portion de cylindre (3) destinée à être engagée avec une orientation définie dans un tube de mortier (60, 62). 30 16. Dispositif autonome d'alignement (1) selon l'une des revendications 13 à 15, dans lequel les moyens de mesure d'attitude (10) comprennent au moins un gyromètre (20, 21, 22) de type Quapason. 17. Dispositif autonome d'alignement (1) selon 35 l'une des revendications 13 à 16, comprenant des moyens 3057061 14 de stabilisation angulaire. 18. Dispositif autonome d'alignement selon l'une des revendications 13 à 17, comprenant des moyens de détermination du nord magnétique (40). 5