Brevet FR3118802A1 — publié le 20220715

- Simulateur et procédé de simulation à précision renforcée, en particulier un simulateur de système d’arme, et système d’arme pourvu d’un tel simulateur. - Le simulateur (1) comporte une unité de génération d’une image virtuelle (I1) qui est définie selon une référence d’orientation et une référence de visée, une unité de génération d’une image dite captée à partir de mesures d’écartométrie et de télémétrie relatives à un ou plusieurs acteurs réels (R1 à R4) dont chacun est équipé d’un rétro-réflecteur (10), les mesures d’écartométrie et de télémétrie étant réalisées à l’aide d’un télémètre, une unité de comparaison pour comparer l’image virtuelle (I1) courante et l’image captée de manière à déterminer une valeur d’erreur représentative d’une erreur d’orientation et/ou de visée, et une unité de recalage pour recaler la référence d’orientation et/ou la référence de visée afin de corriger ladite valeur d’erreur de manière à créer une image virtuelle optimisée qui est affichée sur l’élément de vision (2) à la place de l’image virtuelle courante. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Simulateur et procédé de simulation à précision renforcée, en particulier un simulateur de système d’arme, et système d’arme pourvu d’un tel simulateur. La présente invention concerne un simulateur et un procédé de simulation permettant de renforcer la précision de la simulation, et notamment un simulateur de tir de combat simulant des tirs dans le monde réel en engageant les tirs dans un monde virtuel. Elle concerne également un système d’arme et un système de simulation pourvu d’au moins un tel simulateur. ÉTAT DE LA TECHNIQUE La présente invention s’applique donc plus particulièrement, bien que non exclusivement, à la simulation d’un système d’arme. Dans le domaine de la simulation instrumentée, les simulations de tir sont généralement régies par une interaction directe entre le tireur et la cible pour permettre à la cible d’être informée qu’elle a été engagée par le tireur dans des conditions telles qu’elle est touchée. Toutefois, souvent les technologies utilisées ne permettent pas de simuler des tirs dirigés sur des cibles hors de la vue directe du tireur ou hors de portée d’une interaction laser. Pour remédier à cette situation, on utilise des simulateurs qui associent le tireur à la cible via un système central. Une telle technique fonctionne correctement dans un mode d’utilisation de l’arme, dans lequel le tireur définit les conditions du tir au plus tard au moment de la mise à feu et n’intervient plus ensuite sur la course de la munition. En revanche, elle ne peut pas rendre compte valablement de situations où la munition est guidée et où le tireur découvre sa cible lors du vol de la munition au-dessus de l’obstacle, grâce à un système de vision en temps réel embarqué sur la munition. Dans une telle situation, il découvre souvent également d’autres cibles potentielles, fixes ou mobiles, vers l’une desquelles il pourra choisir de diriger la munition. En simulation, il est alors important que ces cibles invisibles du sol à la position du tireur soient représentées dans son viseur. Par le brevet FR 2 968 113, on connaît un procédé de simulation de tirs au-delà de la vue directe. Dans ce cas, lors de la simulation d’un missile guidé par image, la vue réelle par le viseur réel du système d’arme est remplacée par une image de réalité virtuelle incrustée dans le viseur. Cette image de réalité virtuelle est générée à l’aide d’une base de données du terrain et d’éléments bâtis, sur laquelle sont placées des images représentatives des acteurs à leur position en temps réel. Ces images sont rafraichies périodiquement pour permettre de représenter l’évolution de la position des acteurs due à leurs mouvements et pour permettre de rendre compte de l’évolution du point de vue à partir du missile en progression, et de la position de son capteur d’imagerie. La position des acteurs est fournie par le système central à l’aide de moyens de communication. Cependant, il apparaît des limitations lors de la mise en œuvre de ce procédé. En particulier, les imprécisions du système dues aux imperfections de l’orientation des visées et de l’armement, et de la mesure de la localisation des acteurs, et à l’approximation de la base de données du terrain et des éléments bâtis, et également à la latence des communications et à la discrétisation de la datation des évènements, conduisent à des écarts relatifs de positionnement des acteurs et des éléments du terrain (et des éléments bâtis) dans l’environnement virtuel par rapport au positionnement des acteurs sur le terrain réel. La gêne est limitée dans les situations où le tireur ne voit pas les cibles potentielles en direct. Cependant, le système d’arme n’interdisant pas d’engager des cibles en vue directe, il apparaît des situations où le tireur est en mesure de comparer la vue virtuelle qui lui est présentée dans le viseur et la vue réelle qu’il a du terrain. Les imperfections du système précité peuvent alors conduire à une incohérence de représentation de la situation tactique présentée par chacune des vues, de nature à perturber les acteurs et les entraînements dans lesquels ils sont engagés, dans la mesure où la conduite à tenir serait différente selon les deux interprétations de la situation. Cette solution usuelle n’est donc pas complètement satisfaisante. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités, en proposant un procédé de simulation à précision renforcée. Pour ce faire, elle concerne un procédé de simulation au moins un champ de vision d’un élément de vision (en particulier un viseur) d’un simulateur, ledit élément de vision affichant une image virtuelle d’un monde virtuel représentatif d’un monde réel situé dans son champ de vision, l’image virtuelle comprenant un ou plusieurs acteurs virtuels représentatifs d’acteurs réels situés sur le terrain, ledit procédé comportant une suite d’étapes successives comprenant une étape de génération de l’image virtuelle, l’image virtuelle étant définie selon une référence d’orientation et une référence de visée et étant générée à partir au moins de données d’une base de données de terrain, de la position du simulateur sur le terrain et de la position du ou desdits acteurs réels sur le terrain, l’image virtuelle affichée sur l’élément de vision étant dite courante. Selon l'invention, ladite suite d’étapes successives comporte, de plus : - une étape de génération d’une image dite captée consistant à générer l’image captée à partir de mesures d’écartométrie et de télémétrie relatives à un ou plusieurs acteurs réels dont chacun est équipé d’un rétro-réflecteur, les mesures d’écartométrie et de télémétrie étant réalisées par le simulateur à l’aide d’un télémètre générant des émissions de télémétrie reçues et renvoyées par les rétro-réflecteurs équipant les acteurs réels ; - une étape de comparaison consistant à comparer l’image virtuelle courante et l’image captée de manière à déterminer au moins une valeur d’erreur représentative d’une erreur d’orientation et/ou de visée ; et - une étape de recalage consistant à recaler la référence d’orientation et/ou la référence de visée de l’image virtuelle pour corriger ladite valeur d’erreur de manière à créer une image virtuelle optimisée, cette image virtuelle optimisée étant alors affichée sur l’élément de vision à la place de l’image virtuelle courante. Ainsi, grâce à l’invention, on renforce la précision de la simulation en affichant dans l’élément de vision (notamment un viseur) une image virtuelle dont le positionnement a été optimisé en étant adapté à la position effective d’un ou de plusieurs acteurs, position qui a été déterminée dans l’image captée à partir de mesures d’écartométrie et de télémétrie. Dans le cadre de la présente invention, un acteur (réel) peut être une personne ou un véhicule. Il peut également s’agir d’un bâtiment, d’un élément d’infrastructure, ou d’un élément ou repère sur le terrain. L’acteur (réel) peut être fixe ou mobile. Dans un mode de réalisation préféré, l’étape de génération de l’image virtuelle comprend au moins les sous-étapes suivantes : - une sous-étape consistant à déterminer la position du simulateur sur le terrain ; - une sous-étape consistant à déterminer la position des acteurs sur le terrain ; et - une sous-étape consistant à créer l’image virtuelle en représentant l’emplacement des acteurs dans un cône autour de la référence d’orientation avec un sommet placé sur la référence de visée de l’élément de vision. De façon avantageuse, l’étape de génération de l’image virtuelle affiche, de plus, sur l’image virtuelle une représentation (virtuelle), imagée ou infrarouge, d’au moins une partie du terrain situé dans le champ de vision de l’élément de vision, à partir de la base de données de terrain. En outre, avantageusement, l’étape de génération de l’image captée comprend au moins les sous-étapes suivantes : - une sous-étape consistant à réaliser, à l’aide du télémètre, des émissions de télémétrie dans différentes directions dans un cône autour de la référence d’orientation de l’élément de vision et à réaliser une mesure de télémétrie dans chacune des directions où l’émission de télémétrie est renvoyée vers le télémètre ; - une sous-étape consistant à réaliser une mesure des angles de site et d’azimut de l’orientation de chacune des directions ayant fait l’objet d’une mesure de télémétrie ; - une sous-étape consistant à utiliser les mesures des angles de site et d’azimut autour de la référence d’orientation pour créer une image desdites directions représentées par des points dans un plan où l’angle d’azimut est en abscisse et l’angle de site est en ordonnée ; et - une sous-étape consistant à créer une image 3D (en trois dimensions) en associant à chacun desdits points la distance correspondante obtenue par la mesure de télémétrie correspondante, cette image 3D représentant l’image captée. Par ailleurs, de façon avantageuse, l’étape de comparaison réalise la comparaison en déterminant l’écart entre la position d’au moins un acteur dans l’image virtuelle et la position (du rétro-réflecteur) de ce même acteur dans l’image captée, et l’étape de comparaison détermine la valeur d’erreur en utilisant le ou les écarts suivants : - l’écart relatif à un seul acteur ; ou - les écarts (éventuellement pondérés) relatifs à l’ensemble des acteurs ; ou - les écarts (éventuellement pondérés) relatifs à certains des acteurs qui ont été sélectionnés selon au moins un critère particulier, tel qu’un critère de distance par exemple. Avantageusement, ladite suite d’étapes successives peut être mise en œuvre, au moins : - de façon périodique ; ou - lors d’une manipulation d’un élément particulier par un opérateur. En outre, de façon avantageuse, le procédé comporte une étape supplémentaire consistant à transmettre la référence d’orientation et/ou la référence de visée, obtenues après le recalage, à au moins un dispositif utilisateur. La présente invention concerne également un simulateur pour simuler au moins le champ de vision d’un élément de vision, ledit élément de vision du simulateur affichant une image virtuelle d’un monde virtuel représentatif d’un monde réel situé dans son champ de vision, l’image virtuelle comprenant un ou plusieurs acteurs virtuels représentatifs d’acteurs réels situés sur le terrain, ledit simulateur comportant également une unité de génération de l’image virtuelle, l’image virtuelle étant définie selon une référence d’orientation et une référence de visée et étant générée à partir au moins de données d’une base de données de terrain, de la position du simulateur sur le terrain et de la position du ou desdits acteurs réels sur le terrain, l’image virtuelle affichée dans l’élément de vision étant dite courante. Selon l’invention, ledit simulateur comporte, de plus : - un télémètre (laser) configuré pour pouvoir réaliser des mesures d’écartométrie et de télémétrie ; - une unité de génération d’une image dite captée configurée pour générer l’image captée à partir de mesures d’écartométrie et de télémétrie relatives à un ou plusieurs acteurs dont chacun est équipé d’un rétro-réflecteur, les mesures d’écartométrie et de télémétrie étant réalisées par le simulateur à l’aide du télémètre générant des émissions de télémétrie qui sont reçues et renvoyées par les rétro-réflecteurs équipant les acteurs ; - une unité de comparaison configurée pour comparer l’image virtuelle courante et l’image captée de manière à déterminer au moins une valeur d’erreur représentative d’une erreur d’orientation et/ou de visée ; et - une unité de recalage configurée pour recaler la référence d’orientation et/ou la référence de visée de l’image virtuelle pour corriger ladite valeur d’erreur de manière à créer une image virtuelle optimisée, cette image virtuelle optimisée étant alors affichée sur l’élément de vision à la place de l’image virtuelle courante. Dans un mode de réalisation particulier, ledit simulateur comporte, de plus, au moins l’un des éléments suivants : - une unité d’émission et de réception de données : - la base de données de terrain ; - une interface homme-machine ; - au moins un capteur pour déterminer la position du simulateur ; - au moins un capteur pour déterminer la référence d’orientation et/ou la référence de visée de l’élément de vision. Par ailleurs, dans un premier mode de réalisation, le simulateur correspond à un simulateur de tir de combat simulant des tirs dans le monde réel en engageant les tirs dans un monde virtuel reconstitué à partir de la position d’acteurs dans le monde réel. En outre, dans un second mode de réalisation, le simulateur correspond à un simulateur de dispositif d’observation. Par ailleurs, la présente invention concerne également un système d’arme comportant au moins un simulateur tel que celui décrit ci-dessus. Avantageusement, le système d’arme peut être l’un des types suivants : - une arme pourvue d’un canon, par exemple un lance-missiles ou un lance-roquettes ; - un missile balistique ; - un missile guidé. Dans un mode de réalisation préféré, le système d’arme comporte un dispositif laser générant une simulation de tir et ce dispositif laser est utilisé comme télémètre par le simulateur. La présente invention concerne, en outre, un système de simulation. Selon l’invention, ce système de simulation comporte : - au moins un système d’arme tel que décrit ci-dessus, pourvu d’au moins un simulateur ; - des rétro-réflecteurs équipant un ou plusieurs acteurs ; - des moyens pour déterminer la position du ou des acteurs ; - un dispositif central configuré pour pouvoir communiquer au moins avec le simulateur dudit système d’arme. Dans un mode de réalisation préféré, au moins plusieurs desdits acteurs équipés de rétro-réflecteurs sont équipés, chacun, d’un système d’arme tel que celui décrit ci-dessus, qui est pourvu d’au moins un simulateur. Ces acteurs sont donc à la fois des tireurs potentiels et des cibles potentielles. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation de l’invention, donnés à titre d’exemples non limitatifs, en se référant notamment aux figures annexées. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La est le schéma synoptique d’un mode de réalisation particulier d’un simulateur conforme à l’invention. La est le schéma synoptique d’un mode de réalisation particulier d’un système de simulation conforme à l’invention. La présente schématiquement les étapes principales d’un procédé de simulation mis en œuvre à l’aide du simulateur de la . Les figures 4A à 4F montrent différentes représentations permettant de bien expliquer la mise en œuvre du procédé de simulation lorsqu’il est appliqué à seul un acteur réel. Les figures 5A à 5F sont similaires, respectivement, aux figures 4A à 4F, à la différence que l’acteur réel représente la cible qui est engagée dans le tir simulé. Les figures 6A à 6F montrent différentes représentations permettant de bien expliquer la mise en œuvre du procédé de simulation lorsqu’il est appliqué à une pluralité d’acteurs réels. Procédé de simulation d’un champ de vision d’un élément de vision d’un simulateur, ledit élément de vision (2) affichant une image virtuelle (I1) d’un monde virtuel (MV) représentatif d’un monde réel (MR) situé dans son champ de vision, l’image virtuelle (I1) comprenant un ou plusieurs acteurs virtuels (V1 à V4) représentatifs d’acteurs réels (R1 à R4) situés sur le terrain (TR), ledit procédé (P) comportant une suite d’étapes successives comprenant une étape de génération (E1) de l’image virtuelle (I1), l’image virtuelle (I1) étant définie selon une référence d’orientation et une référence de visée et étant générée à partir au moins de données d’une base de données de terrain (16), de la position du simulateur (1) sur le terrain et de la position du ou desdits acteurs réels (R1 à R4) sur le terrain, l’image virtuelle (I1) affichée sur l’élément de vision (2) étant dite courante, caractérisé en ce que ladite suite d’étapes successives comporte, de plus : - une étape de génération (E2) d’une image dite captée (I2) consistant à générer l’image captée (I2) à partir de mesures d’écartométrie et de télémétrie relatives à un ou plusieurs acteurs réels (R1 à R4) dont chacun est équipé d’un rétro-réflecteur (10), les mesures d’écartométrie et de télémétrie étant réalisées par le simulateur (1) à l’aide d’un télémètre (8) générant des émissions de télémétrie reçues et renvoyées par les rétro-réflecteurs (10) équipant les acteurs réels (R1 à R4) ; - une étape de comparaison (E3) consistant à comparer l’image virtuelle (I1) courante et l’image captée (I2) de manière à déterminer au moins une valeur d’erreur représentative d’une erreur d’orientation et/ou de visée ; et - une étape de recalage (E4) consistant à recaler la référence d’orientation et/ou la référence de visée de l’image virtuelle pour corriger ladite valeur d’erreur de manière à créer une image virtuelle optimisée (I1opt), cette image virtuelle optimisée (I1opt) étant alors affichée sur l’élément de vision (2) à la place de l’image virtuelle courante. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape de génération (E1) de l’image virtuelle (I1) comprend au moins les sous-étapes suivantes : - une sous-étape (E1A) consistant à déterminer la position du simulateur (1) sur le terrain ; - une sous-étape (E1B) consistant à déterminer la position des acteurs (R1 à R4) sur le terrain ; et - une sous-étape (E1C) consistant à créer l’image virtuelle (I1) en représentant l’emplacement des acteurs dans un cône autour de la référence d’orientation avec un sommet placé sur la référence de visée de l’élément de vision (2). Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l’étape de génération (E1) de l’image virtuelle (I1) affiche, de plus, sur l’image virtuelle (I1) une représentation (TV) d’au moins une partie du terrain situé dans le champ de vision de l’élément de vision (2), à partir de la base de données de terrain (16). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de génération (E2) de l’image captée (I2) comprend au moins les sous-étapes suivantes : - une sous-étape (E2A) consistant à réaliser, à l’aide du télémètre (8), des émissions de télémétrie (OE) dans différentes directions dans un cône autour de la référence d’orientation de l’élément de vision (2) et à réaliser une mesure de télémétrie dans chacune des directions où l’émission de télémétrie est renvoyée vers le télémètre (8) ; - une sous-étape (E2B) consistant à réaliser une mesure des angles de site et d’azimut de l’orientation de chacune des directions ayant fait l’objet d’une mesure de télémétrie ; - une sous-étape (E2C) consistant à utiliser les mesures des angles de site et d’azimut autour de la référence d’orientation pour créer une image desdites directions représentées par des points dans un plan où l’angle d’azimut est en abscisse et l’angle de site est en ordonnée ; et - une sous-étape (E2D) consistant à créer une image 3D en associant à chacun desdits points la distance correspondante obtenue par la mesure de télémétrie correspondante, cette image 3D représentant l’image captée (I2). Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de comparaison (E3) réalise la comparaison en déterminant l’écart entre la position d’au moins un acteur dans l’image virtuelle (I1) et la position de ce même acteur dans l’image captée (I2), et en ce que l’étape de comparaison détermine la valeur d’erreur en utilisant le ou les écarts suivants : - l’écart relatif à un seul acteur ; ou - les écarts relatifs à l’ensemble des acteurs ; ou - les écarts relatifs à certains des acteurs qui ont été sélectionnés selon au moins un critère particulier. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite suite d’étapes successives peut être mise en œuvre au moins : - de façon périodique ; ou - lors d’une manipulation d’un élément particulier par un opérateur. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une étape supplémentaire consistant à transmettre la référence d’orientation et/ou la référence de visée, obtenues après le recalage, à au moins un dispositif utilisateur (26). Simulateur pour simuler le champ de vision d’un élément de vision, ledit élément de vision (2) du simulateur (1) affichant une image virtuelle (I1) d’un monde virtuel (MV) représentatif d’un monde réel (MR) situé dans son champ de vision (3), l’image virtuelle (I1) comprenant un ou plusieurs acteurs virtuels (V1 à V4) représentatifs d’acteurs réels situés (R1 à R4) sur le terrain, ledit simulateur (1) comportant également une unité de génération (7) de l’image virtuelle (I1), l’image virtuelle (I1) étant définie selon une référence d’orientation et une référence de visée et étant générée à partir au moins de données d’une base de données de terrain (16), de la position du simulateur (1) sur le terrain et de la position du ou desdits acteurs réels (R1 à R4) sur le terrain, l’image virtuelle (I1) affichée dans l’élément de vision (2) étant dite courante, caractérisé en ce qu’il comporte, de plus : - un télémètre (8) configuré pour pouvoir réaliser des mesures d’écartométrie et de télémétrie ; - une unité de génération (9) d’une image dite captée (I2) configurée pour générer l’image captée (I2) à partir de mesures d’écartométrie et de télémétrie relatives à un ou plusieurs acteurs réels (R1 à R4) dont chacun est équipé d’un rétro-réflecteur (10), les mesures d’écartométrie et de télémétrie étant réalisées par le simulateur (1) à l’aide du télémètre (8) générant des émissions de télémétrie qui sont reçues et renvoyées par les rétro-réflecteurs (10) équipant les acteurs réels (R1 à R4) ; - une unité de comparaison (11) configurée pour comparer l’image virtuelle (I1) courante et l’image captée (I2) de manière à déterminer au moins une valeur d’erreur représentative d’une erreur d’orientation et/ou de visée ; et - une unité de recalage (13) configurée pour recaler la référence d’orientation et/ou la référence de visée de l’image virtuelle pour corriger ladite valeur d’erreur de manière à créer une image virtuelle optimisée (I1opt), cette image virtuelle optimisée (I1opt) étant alors affichée sur l’élément de vision (2) à la place de l’image virtuelle courante. Simulateur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’il comporte de plus au moins l’un des éléments suivants : - une unité d’émission et de réception de données (15) ; - la base de données de terrain (16) ; - une interface homme-machine (17) ; - au moins un capteur (18) pour déterminer la position du simulateur (1) ; - au moins un capteur (19) pour déterminer la référence d’orientation et/ou la référence de visée de l’élément de vision. 0Simulateur selon l’une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu’il correspond à l’un des simulateurs suivants : - un simulateur de tir de combat simulant des tirs dans le monde réel en engageant les tirs dans un monde virtuel reconstitué à partir de la position des acteurs dans le monde réel ; - un simulateur de dispositif d’observation. Système d’arme, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un simulateur (1) selon l’une quelconque des revendications 8 à 10. Système d’arme selon la revendication 11, caractérisé en ce qu’il est l’un des types suivants : - une arme pourvue d’un canon ; - un missile balistique ; - un missile guidé. 13. Système d’arme selon l’une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif laser (21) générant une simulation de tir, et en ce que ce dispositif laser (21) est utilisé comme télémètre (8) par le simulateur (1). Système de simulation, caractérisé en ce qu’il comporte : - au moins un système d’arme (4) selon l’une quelconque des revendications 11 à 13, pourvu d’au moins un simulateur (1) ; - des rétro-réflecteurs (10) équipant un ou plusieurs acteurs (R1 à R4) ; - des moyens (23) pour déterminer la position du ou des acteurs (R1 à R4) ; - un dispositif central (26) configuré pour pouvoir communiquer au moins avec le simulateur (1) dudit système d’arme (4). Système de simulation selon la revendication 14, caractérisé en ce qu’au moins plusieurs desdits acteurs équipés de rétro-réflecteurs sont équipés, chacun, d’un système d’arme (4) selon l’une quelconque des revendications 10 à 13, qui est pourvu d’au moins un simulateur (1).