Brevet FR3081546A1 — publié le 20191129

PROCEDE ET SYSTEME DE VISUALISATION D'UNE ZONE SITUEE A DISTANCE RAPPROCHEE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ETAT DE LA TECHNIQUE [0001]L'invention se rapporte à un procédé et un système de visualisation d'une zone de surveillance à distance rapprochée. [0002]Le domaine d'application de l'invention concerne l'acquisition et l'exploitation d'informations sur une grande étendue par une transmission d'images produites par une caméra à partir d'une observation en diverses zones: rurale, urbaine, péri-urbaine ou industrielle. En particulier, l'invention concerne la protection civile dans l'observation et la reconnaissance d'une zone d'accès difficile afin de gérer les interventions dans des conditions dégradées (incendies en ville, inondations, feux de forêt, etc.). [0003] II est connu des caméras embarquées dans des engins de type drone ou autres engins volants (aéronefs sans pilote, etc.), permettant une transmission d'images immédiate pour une exploitation par des outils adaptés (traitement d'images, outils de reconnaissance, etc.). De tels engins sont récupérés et sont stockés dans des conditions de protection et de maintenance adaptées. Leur utilisation est réservée à des professionnels compétents et formés. [0004] Il est par exemple décrit dans le document de brevet US 6 056 237 un micro-avion modulaire, inhabité et téléguidé, dans lequel une caméra vidéo est montée dans ou sous le nez en forme de cône. La propulsion est réalisée par 30 un groupe motopropulseur monté dans un module arrière et le guidage est préprogrammé ou programmé selon un plan de vol autonome ou semi-autonome piloté par un système d'intelligence artificiel. [0005]Ce type de solution nécessite des moyens complexes et ne permet pas la visualisation d'une large étendue car le micro-avion passe rapidement au- 2 dessus de la zone de surveillance et l'axe de prise de vues de la caméra agencée dans le nez est, au mieux, incliné. [0006]Selon le document de brevet US 4 267 562, une caméra et son émetteur sont montés sur un parachute est tirée d'un canon d'une batterie 5 d'artillerie pour atteindre un champ de bataille dans une zone donnée. La caméra en descente lente transmets alors des images des forces ennemies à un système d'affichage situé on au sol associé à un système numérique d'analyse d'image. [0007]Ces systèmes mettent en oeuvre des lanceurs de projectiles, comme des canons, surdimensionnés et inadaptés à une prise de vues 10 rapprochée ou en milieu urbain. De plus, la caméra doit être durcie afin de résister aux fortes accélérations que subissent les projectiles. De plus, la caméra, accrochée au parachute, n'est pas stabilisée dans la descente et en conséquence les images retransmises ne sont pas aisément exploitables. 15 EXPOSÉ DE L'INVENTION [0008]L'invention vise au contraire à mettre en oeuvre des moyens de lancement simples et efficaces avec une portée à courte distance, par exemple quelques dizaines de mètres, un champ de vision large et précis pour la caméra même dans des conditions difficiles (brouillard, canopée de forêt, etc.), couvrant 20 par exemple environ un hectare, et une stabilité d'image permettant une analyse précise de haute résolution même dans des conditions dégradées. [0009]Pour ce faire, l'invention prévoit de lancer une caméra montée sur un parachute à partir d'un lanceur élémentaire, de type lance-grenades ou lanceur de fusée de détresse, et de rendre indépendant en rotation la caméra du 25 parachute. [0010]Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de visualisation d'une zone de surveillance à distance rapprochée consistant à armer un lanceur de projectile individuel comportant, dans un module à propulser, un ensemble de visualisation composé notamment d'une source de prise de vues vidéo équipée d'un émetteur de signaux vidéos, d'un parachute couplé à ladite source par au moins une rotation libre, et une charge de propulsion du module dite première charge; à déclencher par cet armement la mise à feu de la charge de 3 propulsion du module, tout en dirigeant le lanceur vers la zone de surveillance pour guider le module jusqu'au droit de cette zone de surveillance; à déclencher la mise à feu d'une deuxième charge par un élément retard pour libérer l'ensemble de visualisation du module, l'élément retard étant calibré en fonction de la distance 5 parcourue par le module lors de sa libération au droit du centre de la zone à surveiller et à une altitude préréglée par l'orientation du lanceur. Et à recevoir les images formées par la source de prise de vues, lors de sa descente freinée par le parachute, sur des moyens de visualisation équipés d'un récepteur des signaux vidéo émis. 10 [0011]Selon des modes de réalisation particulièrement avantageux, le procédé selon l'invention: - le parachute est préalablement découpé selon une ouverture afin de le stabiliser durant la descente par un passage fluide de flux d'air et contribuer ainsi à la stabilisation de la caméra; 15 - l'élément retard est déclenché par la mise à feu de la première charge de propulsion; - une isolation entre des piles électriques et des contacts de circuit d'alimentation de cette source est libérée par l'armement du lanceur; - la source de prises de vue est couplée au parachute par une double 20 rotation libre dans deux plans parallèles et perpendiculaires, lors de la chute de l'ensemble de visualisation, à une liaison tendue entre la source de prises de vues et le parachute. [0012]L'invention se rapporte également à un système de visualisation d'une zone de surveillance à distance rapprochée de mise en oeuvre du procédé 25 défini ci-dessus. Un tel système comporte un lanceur individuel dans lequel sont logés une première charge de propulsion et un tube modulaire intégrant un ensemble de visualisation ainsi qu'une deuxième charge de libération de l'ensemble de visualisation hors du tube, et un écran de visualisation couplé à un récepteur de signaux vidéos provenant de l'ensemble de visualisation. L'ensemble 30 de visualisation comporte une caméra vidéo munie d'un objectif de préférence grand angle et d'un émetteur de signaux vidéos ainsi qu'un parachute muni de suspentes. Ladite caméra est couplée au parachute par un cordon reliant les 4 suspentes assemblées en extrémité à une extrémité de la caméra opposée à son objectif. Le cordon comporte des portions reliées par au moins une articulation formant une libre rotation dans un plan perpendiculaire aux portions de cordon à proximité de cette articulation. 5 [0013]Selon certains modes de réalisation préférés : - la première charge de propulsion est logée dans un premier compartiment et l'ensemble de visualisation dans un deuxième compartiment du tube modulaire - le parachute présente au moins une découpe de passage de flux d'air ; 10 - la deuxième charge est reliée à la première charge par une mèche de retard de mise à feu de la deuxième charge; - une bande plastique électriquement isolante et amovible est disposée entre des piles de la caméra vidéo et des contacts d'un circuit d'alimentation de la caméra ; 15 - la caméra est couplée au parachute par deux articulations à rotation libre, en particulier des émerillons, dans deux plans parallèles s'étendant perpendiculairement aux portions de cordon à proximité des articulations; - le lanceur est un lanceur mono-coup à usage unique. 20 PRÉSENTATION DES FIGURES [0014]D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : - la figure 1, une vue en coupe d'un exemple de système de visualisation 25 selon l'invention en phase d'armement avant la propulsion du module tubulaire contenant la caméra vidéo hors du lanceur; - la figure 2, une vue en perspective de la trajectoire de ce module tubulaire depuis le lanceur et jusqu'au surplomb situé au droit du centre de la zone à surveiller, et 30 - la figure 3, une vue frontale de l'ensemble de visualisation en cours de descente vers le centre de la zone à surveiller. 5 DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0015]En référence à la vue en coupe de la figure 1, le système de visualisation 1 comporte un lanceur individuel 10, ici un lance-fusée de détresse, dans lequel un module tubulaire ou tube 3 loge une première charge 5 pyrotechnique de propulsion 2 dans un premier compartiment 2c et un ensemble de visualisation 30 dans un deuxième compartiment 3c. Les compartiments 2c et 3c sont séparés par une première paroi ignifuge P1. [0016]Le premier compartiment 2c comporte une tuyère 3T d'échappement des gaz via des ouvertures 3F. Le compartiment 3c s'étend entre 10 un fond circulaire 31, situé du côté de la première charge 2, et un bouchon amovible 32 fixé à l'extrémité opposée 3s de sortie dudit tube 3. [0017]Cet ensemble de visualisation 30 se compose d'une caméra de prise de vues vidéo HD (Haute définition) 4 - munie d'un objectif grand angle 41 ou de type fish-eye et d'une antenne émettrice de signaux vidéos 4E - couplée à 15 un parachute 5 muni de suspentes 5s dont les extrémités assemblées sont reliées à la caméra 4 par un cordon 6. Le cordon est pourvu d'articulations de stabilisation 9a, 9b (cf. figure 3) et la caméra 4 est maintenue en position par un manchon 4M fixé sur la paroi interne 4i du tube 4. [0018]Une deuxième charge pyrotechnique 7 de libération de l'ensemble 20 de visualisation 30, une fois le tube 3 propulsé (cf. figure 2), est positionnée contre le fond 31 du compartiment 3c. Le compartiment 3c est isolé du reste du tube 3 contenant l'ensemble de visualisation 30 par une deuxième paroi ignifuge P2, et la deuxième charge 7 est reliée à la première charge 2 par une mèche lente de mise à feu 8 protégée par une gaine ignifuge 8g. 25 [0019] Le système de visualisation 1 comporte également un récepteur de signaux vidéo 20 muni d'une antenne réceptrice 20R, apte à capter les signaux «S » provenant de l'antenne émettrice 4E de la caméra vidéo 4 dans la bande de fréquences d'émission. Dans l'exemple de réalisation, la caméra vidéo HD 4 est une caméra à capteurs de type CMOS ou CCD, et l'antenne émettrice 4E 30 transmet dans la bande de fréquence UHF (vidéo) à environ 600 MHz. Le récepteur 20 est couplé à un écran de visualisation d'images 21. 6 [0020] La propulsion du tube modulaire 3 est provoquée par l'armement du lanceur 10 qui consiste à tirer vers l'arrière la gâchette 11 dans une fente longitudinale 10F selon la flèche F1. Ce mouvement entraîne le retrait d'une bande plastique 15 électriquement isolante, initialement disposée entre des piles 5 16 et des contacts du circuit d'alimentation (non représenté) de la caméra 4 et, quasi-simultanément, la mise à feu de la première charge 2 via un percuteur 12 relié à la gâchette 11. Le percuteur 12 vient alors frapper une amorce 13 d'allumage de la première charge 2, la déflagration de cette charge propulsant alors le tube modulaire 3 selon une direction orientée (flèche F2 de sens opposé à 10 la flèche F1) afin de survoler la zone de surveillance visée « Z » (cf. figure 3). [0021]La mise à feu de la première charge 2 entraîne celle de la deuxième charge 7 via l'inflammation de la mèche lente 8, protégée par sa gaine ignifuge 8g. La longueur de la mèche 8 est calibrée pour que le tube modulaire 3 libère l'ensemble de visualisation 30 au droit du centre de la zone à visualiser 15 d'aire standard située à proximité du lanceur 10. La deuxième charge 7 est pré- calculée pour que sa déflagration éjecte le bouchon amovible 32 et l'ensemble de visualisation 30. [0022] La vue en perspective de la figure 2 illustre en partie la trajectoire «T » du tube modulaire 3 une fois propulsé par le lanceur 10, actionné par 20 l'opérateur « H », vers la zone de surveillance «Z ». Dans l'exemple standard, la distance entre le lanceur 10 et le centre « C » de la zone « Z » est de l'ordre de 50 m, et la zone «Z » s'étend sur un hectare (100m X 100 m). L'ensemble de visualisation 30 logé dans le tube 3 est libéré sensiblement en un point « X » par déflagration de la deuxième charge 7, le point « X » étant situé au droit du centre 25 «C » à une altitude «A » sensiblement égale à 1 000 m dans l'exemple. Cette altitude « A » est atteinte par l'orientation initiale du lanceur 10 (flèche F2) et la propulsion préréglée du tube modulaire 3 par la première charge 2 calibrée en conséquence (cf. figure 1). [0023]En référence à la vue frontale de la figure 3, l'ensemble de 30 visualisation 30 est illustré en cours de descente vers le centre «C » de la zone à surveiller «Z » après libération du tube modulaire 3 (cf. figure 2). Sur cette figure 3, il apparaît que le parachute 5 présente en son bord de fuite (zone située au 7 centre de la voilure d'un parachute) une ouverture 50 afin de faciliter un passage fluide de l'air et contribuer ainsi à la stabilité de la caméra vidéo 4. [0024] De plus, l'extrémité 40 de la caméra vidéo 4 opposée à son objectif 41 est couplée via le cordon 6 aux suspentes de parachute 5s assemblées en 5 leurs extrémités. Le cordon 6 est interrompu par deux articulations à rotation libre 9a, 9b autour de ce cordon 6, ces articulations étant des émerillons dans l'exemple de réalisation. Les rotations libres évoluent plus précisément dans deux plans parallèles PLi, PL2 s'étendant perpendiculairement aux portions de cordon 61, 62, 63 couplés aux émerillons 9a, 9b. Ces articulations permettent une stabilité 10 optimale de la caméra 4, stabilité générant la visualisation d'images de haute qualité (résolution, netteté et contraste optimisés) par le récepteur de signaux vidéo 20 à partir de l'antenne émettrice 4E de la caméra vidéo 4 (cf. figure 1). [0025]Dans l'exemple, ces articulations 9a, 9b sont des émerillons, utilisés habituellement dans le domaine de la pêche (hameçons) ou maritime 15 (ancres). Dans l'exemple, les émerillons 9a, 9b sont distants d'environ 1m mais, en fonction des dimensions du parachute, du poids de la caméra et des conditions météorologiques prévisibles dans la zone à surveiller, cette distance « D » peut varier, par exemple entre 20 cm et 2m voire au-delà. Alternativement, il est possible de réaliser ces articulations avec des crochets ou des anneaux de levage 20 tournants. [0026] L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Ainsi, l'élément de retardement de mise à feu de la deuxième charge peut être un percuteur ou un déclencheur électrique, programmé pour être initialisé par l'armement du lanceur avec un retard prédéfini ou par. 25 [0027]Par ailleurs, le lanceur peut être un lance-grenade, un lance- mortiers, un lance-grenade, une arbalète ou équivalent. La première charge peut être logée dans ce lanceur. [0028] De plus, les charges peuvent être, outre des charges pyrotechniques, tout type de charge propulsive (poudre noire, hexolite, tétrytol, 30 donarite 0, etc.). [0029] En outre, REVENDICATIONS1. Procédé de visualisation d'une zone de surveillance (Z) à distance rapprochée, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - armer un lanceur de projectile individuel (10) comportant, dans un module à propulser (3), un ensemble de visualisation (30) composé notamment d'une source de prise de vues vidéo (4) équipée d'un émetteur (4E) de signaux vidéos (S), d'un parachute (5) couplé à ladite source (4) par au moins une rotation libre (9a, 9b), et une charge de propulsion (2) du module (3) dite première charge; - déclencher par cet armement la mise à feu de la charge de propulsion (2) du module (3), tout en dirigeant le lanceur (10) vers la zone de surveillance (Z) pour guider le module (3) jusqu'au droit de cette zone de surveillance (Z); - déclencher la mise à feu d'une deuxième charge (7) par un élément retard (8) pour libérer l'ensemble de visualisation (30) du module (3), l'élément retard (8) étant calibré en fonction de la distance parcourue par le module (3) lors de sa libération au droit du centre (C) de la zone à surveiller (Z) et à une altitude (A) préréglée par l'orientation du lanceur (10); et - recevoir les images formées par la source de prise de vues (4), lors de sa descente freinée par le parachute (5), sur des moyens de visualisation (21) équipés d'un récepteur (20) des signaux vidéo émis (S). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le parachute (5) est préalablement découpé selon une ouverture (51) afin de le stabiliser durant la descente par un passage fluide de flux d'air. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l'élément retard (8) est déclenché par la mise à feu de la première charge de propulsion (2). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une isolation entre des piles électriques (16) et des contacts (17c) de circuit d'alimentation (17) de cette source (4) est libérée par l'armement du lanceur (10). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la source de prises de vue (4) est couplée au parachute (5) par une 9 double rotation libre (9a, 9b) dans deux plans parallèles (PLI, PL2) et perpendiculaires, lors de la chute de l'ensemble de visualisation (30), à une liaison tendue (6) entre la source de prises de vues (4) et le parachute (5). 6. Système de visualisation (1) d'une zone de surveillance à distance 5 rapprochée (Z) de mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un lanceur individuel (10) dans lequel sont logés une première charge de propulsion (2) et un tube modulaire (3), le tube modulaire (3) intégrant un ensemble de visualisation (30) ainsi qu'une deuxième charge de libération (7) de l'ensemble de visualisation (30) 10 hors du tube (3), et un écran de visualisation (21) couplé à un récepteur (20) de signaux vidéos provenant de l'ensemble de visualisation (30), l'ensemble de visualisation (30) comportant une caméra vidéo (4), munie d'un objectif (41) et d'un émetteur de signaux vidéos (4E), ainsi qu'un parachute (10) muni de suspentes (51), en ce que ladite caméra (4) est couplée au parachute (5) par un 15 cordon (6) reliant les suspentes (51) assemblées en extrémité à une extrémité (40) de la caméra (4) opposée à son objectif (41), et en ce que le cordon (6) comporte des portions (61, 62, 63) reliées par au moins une articulation (9a, 9b) formant une libre rotation dans un plan (PLI, PL2) perpendiculaire aux portions (61, 62, 63) de cordon (6) à proximité de cette articulation (9a, 9b). 20 7. Système de visualisation selon la revendication 6, dans lequel la première charge de propulsion (2) est logée dans un premier compartiment (2c) et l'ensemble de visualisation (30) dans un deuxième compartiment (3c) du tube modulaire (3). 8. Système de visualisation selon l'une quelconque des 25 revendications 6 ou 7, dans lequel le parachute (5) présente au moins une découpe (50) de passage de flux d'air. 9. Système de visualisation selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel la deuxième charge (7) est reliée à la première charge (2) par une mèche (8) de retard de mise à feu de la deuxième charge (7). 30 10. Système de visualisation selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel la caméra (4) est couplée au parachute (5) par deux articulations à rotation libre (9a, 9b) dans deux plans parallèles (PLI, PL2) 10 s'étendant perpendiculairement aux portions (61, 62, 63) de cordon (6) à proximité des articulations (9a, 9b). 11. Système de visualisation selon la revendication précédente, dans lequel les articulations à rotation libre (9a, 9b) sont des émerillons. 5 12. Système de visualisation selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, dans lequel le lanceur (10) est un lanceur mono-coup à usage unique, choisi entre un lance-fusée de détresse, un lance-mortiers, un lance-grenade et une arbalète. 10