EP0112742B1 - Simulateur d'entraînement au tir au canon de petit calibre sur cibles simulées - Google Patents

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EP0112742B1
EP0112742B1 EP83402252A EP83402252A EP0112742B1 EP 0112742 B1 EP0112742 B1 EP 0112742B1 EP 83402252 A EP83402252 A EP 83402252A EP 83402252 A EP83402252 A EP 83402252A EP 0112742 B1 EP0112742 B1 EP 0112742B1
Authority
EP
European Patent Office
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signal
line
horizon
target
signals
Prior art date
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Expired
Application number
EP83402252A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0112742A1 (fr
Inventor
Henri Chanforan
Alain Pelletier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of EP0112742A1 publication Critical patent/EP0112742A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0112742B1 publication Critical patent/EP0112742B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/26—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying
    • F41G3/2616—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device
    • F41G3/2622—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device for simulating the firing of a gun or the trajectory of a projectile
    • F41G3/2644—Displaying the trajectory or the impact point of a simulated projectile in the gunner's sight

Definitions

  • the present invention relates to training in small caliber cannon fire on mobile objectives, mainly on aerial objectives attacking at low altitude.
  • the aim of the simulator according to the invention is to train the shooters in dead reckoning and shooting, by means of cannons fitted with sights of the "grid" type of sight as represented in FIG. 10.
  • the shooter directs the barrel so as to see the objective in the viewfinder at a location, relative to this reticle, depending on the conditions of the shot.
  • the shooter must instinctively determine where to place the objective in relation to the different circles of this grid.
  • the simulator is mounted on a barrel, possibly devoid of its tube, and is more particularly associated with the grid viewfinder fe this barrel by optical devices and by a television monitor.
  • the simulator can also be used on a tank, or on any vehicle equipped with a cannon.
  • the simulator makes appear in the sight field, a target and a "point of sight" on which the shooter, to obtain the good aiming, must bring the target by orientation of the gun.
  • the triggering of the shot is reflected in the viewfinder by the appearance of tracers whose trajectories comply with the laws of ballistics.
  • a successful shot is rendered by highlighting the tracer at the point of impact with the target. When the shooter has acquired some experience, he can estimate for himself in which circle he should place the target. The aiming point is then deleted and the aiming exercise ends only with the aiming grid.
  • the target image and the aiming point image are obtained from data supplied by a video recorder and formed by analog data of the target image, of digital data representing the coordinates of the target relative to the gun ; and digital data defining the coordinates of the aiming point in the viewfinder; these data sets having been recorded jointly, image by image, on a magnetic tape.
  • the ground is represented by distinct luminance zones, the limits of which simulate horizon lines; these lines are each determined by a set of digital data stored in a memory, and these data are all read with each scanning of a line of the image supplied by the video recorder, from an initial duration determined by the rotation of the cannon.
  • the simulator shown in Figure 1 includes various elements, one located on the barrel, and the other located close to it in an unrepresented instructor station as such.
  • a first television monitor M01 On the barrel are mounted, a first television monitor M01, optical devices C and M, associated with the viewfinder V of the barrel and the first monitor, and motion sensors CP.
  • the firing of the simulated fire is controlled by the shooter by means of the real fire control (for example a pedal) to which for the training has been associated an electric sensor T.
  • the orientation of the barrel is carried out by the shooter by means hydraulic orientation controls specific to the gun and not shown.
  • the main elements of the invention located in the instructor station include a set of electronic circuits EE, a VCR MA cassette and a PC console.
  • the viewfinder V is constituted, in this embodiment, by a viewfinder of known type known as clear, in which the sighting is carried out through a semi-reflecting blade LR on which the image of a grid is reflected of sight.
  • the optical devices of the simulator include a collimator C, and a mirror M. The image supplied by the monitor is sent back to infinity by the collimator, and placed in the field of viewfinder V by the mirror M.
  • the PC console allows the instructor to direct the exercise, displaying various data defining the conditions of the shot, and controlling the action of the shooter. It includes in particular a second M02 television monitor.
  • the electronic assembly EE receives from the video recorder MA a signal S4 which transmits (in a form described later): a target image, the coordinates of the target relative to the location of the gun, the coordinates of the aiming point in the viewfinder , and the necessary synchronization.
  • the video recorder MA is connected to the electronic assembly EE via a time base corrector of known type, not shown.
  • the electronic assembly EE receives a fire control signal S2 supplied by the sensor T, and orientation signals S3 supplied by the sensors CP. It also receives S6 initialization and control signals supplied by the PC console.
  • the electronic assembly EE supplies the first monitor M01 with a signal S1, and the second monitor M02 with a signal S5. These two signals transmit images of the target, the aiming point, the tracers, and the horizon lines. The image of the aiming point can however be removed from the signal S1 by the instructor.
  • the EE assembly also provides the two monitors with an S7 signal of synchronization mixed and offset as a function of the relative movements of the target and the gun.
  • FIG. 7 The angles of orientation of the barrel, as well as the directions of the sensitive axes of the motion sensors, are defined by FIG. 7.
  • the axis To 'of the barrel makes a site angle E with its projection Th on the horizontal plane. It is perpendicular to the axis of the pins Tt.
  • the axis of the trunnions In the absence of superelevation, the axis of the trunnions is in the horizontal plane, and in the direction Tt 'perpendicular to To' and Th. In the event of a superelevation, the axis of the trunnions Tt makes an angle F with the direction Tt ', which corresponds to a rotation of an angle F of the axis of the barrel on itself. The value of this angle has been exaggerated in the figure. It does not actually exceed a few degrees.
  • the orientation of the barrel is further defined by an angle A in the plane tTo 'formed by the axis of the barrel and the axis of the trunnions. This angle is measured from the base position of the barrel at initialization.
  • the motion sensors consist of a gyrometer G and two inclinometers 11 and 12, represented simply by their sensitive axes.
  • the inclinometer 11 provides a signal INC1 whose amplitude is proportional to sin E. Its axis is parallel to the axis of the barrel.
  • the inclinometer 12 provides a signal INC2 of amplitude proportional to the product sin F cos E.
  • the gyrometer G provides a signal GYR of amplitude proportional to dA / dt. Its axis is perpendicular to the axis of the barrel and that of the trunnions.
  • the fictitious targets on which the shooting exercises are carried out are supposed to follow predetermined trajectories relative to the location of the shooter.
  • the data which determine these exercises are recorded on magnetic tapes in cassettes.
  • Each 20- to 60-minute tape is made up of sequences, each corresponding to a target pass.
  • Recorded data is formed by analog data and digital data.
  • the analog data includes a video signal representing the target, and standard synchronization signals.
  • the digital data includes the coordinates of the target in space and relative to the cannon, and the coordinates of the aiming point in the viewfinder. This data is recorded in association with the images during the field blanking.
  • the target ( Figure 12) is located in the center of the recorded images, but its size and attitude evolve as a function of its movement on its simulated trajectory, that is to say from one image to the next.
  • the coordinates of the target consisting of angles G, B and a distance Dc from the shooter, are shown in Figure 8.
  • Target images can be obtained from a steerable mock-up and a variable focus television camera.
  • the recording is carried out by means of a computer and software which directs the model and adjusts the focal length according to parameters corresponding to the desired trajectory.
  • the following description shows how the means specific to the invention allow the shooter and the instructor to see, the first in his viewfinder and the second on the screen of the M02 monitor: the aiming grid (fig. 10), the target (fig. 12), the tracers (fig. 11), the aiming point, an indicator Ic reserved for the instructor and indicating which direction the target will come from at the start of the sequence (fig. 13), as well as horizon lines (fig. 14).
  • the Xc and Yc coordinates of the target in the viewfinder result from the movements of target and cannon. They are obtained by providing the monitors with synchronization, in lines and frames, offset from the fixed synchronization provided by the video recorder, in proportion to the differences in angles A-G and E-B (fig. 15).
  • the coordinates Xp and Yp of each of the tracers included in a burst are calculated, starting from the departure of the corresponding projectiles, by means of the fall Ech (fig. 9) of the projectile, given by a table, and changes of axes of coordinates as a function of angles A, E and F.
  • the marking pulses of these plotters are worked out, frame by frame and line by line, in correspondence with the offset synchronization.
  • the Xv and Yv coordinates of the aiming point being defined with respect to the axes of the screens and to the axis of the gun, the aiming point is developed by a character generator according to the offset synchronization.
  • Another character generator develops the target indicator Ic as a function of the offset synchronization.
  • Each horizon line is obtained from numerical data of values proportional to the angles of elevation of a large number of points making it possible to represent a line of real appearance. These data are stored in memories at addresses in an order identical to that of the points on the horizon line. They are read at each line scan, from one of them chosen as initial data, and the reading address is incremented by a clock signal of frequency multiple of the fixed synchronization of the video recorder.
  • the movement of the line in the viewfinder is obtained by giving the address of the initial data a value proportional to the angle A, and by adding to the analog signal resulting from the conversion of the digital data read, a periodic signal at the rate of line sweep, of amplitude proportional to angle E, and a signal 13, of the same period, in symmetrical sawtooth of maximum amplitude proportional to the angle and as represented in FIG. 17.
  • the electronic assembly EE comprises a number of interconnected sub-assemblies according to the diagram in FIG. 2.
  • a digital computer CN receives the signals S2 and S3, coming from the shooting pedal and the orientation sensors, as well as signals S6 coming from the control console PC. The fun tion of this calculator will be described later in the text.
  • a digital data extractor EDN receives the signal S4, coming from the video recorder, and, according to a common technique, extracts the digital data G, B, M, N and Dc.
  • a fixed synchronization subset SYF extracts, also according to a common technique, the synchronization pulses of the signal S4, and works out the conventional synchronization and suppression signals SL, ST, SUT, as well as a signal SH at 6.25 MHz.
  • a subset SYD of offset synchronization receives the signals ST, SL, and SH, of fixed synchronization, as well as the coordinates Xc and Yc of the target in the viewfinder provided by the computer. It provides offset timing signals SLD, STD, SULD, and SUTD, whose offset is proportional to the coordinates Xc and Yc.
  • the offset synchronization signals, in lines and frames, are obtained, for example, from the zero-crossing pulses of two eight-bit counters (not shown).
  • the frame counter is preloaded by the Yc coordinate at a frequency half of the frame tops and counts at the frequency of the line tops.
  • the line counter is preloaded by the Xc coordinate at the frequency of the line tops and counts at a frequency of 12.5 MHz.
  • a subset SMD generates, using the signals SLD and STD, according to a common technique, the signal S7 of mixed and offset synchronization, which is supplied to the monitors M01 and M02.
  • the target signal generator GSC on the one hand retains from the signal S4 only the analog video part corresponding to the target, and on the other hand compensates in amplitude by a suitable gray level, corresponding to the background of the image, the parts of the signal thus obtained which correspond to the field and line deletions.
  • the black bands BS which would have been caused by these deletions are marked with dotted lines.
  • the generator GSC thus supplies the target signal SC.
  • a generator GH supplies an H horizon signal described below.
  • a generator GT supplies a signal T of tracers described below.
  • a character generator GV supplies the aiming point signal V.
  • a GI character generator provides the LC target location signal.
  • Two mixers M1 and M2 respectively supply the two monitors M01 and M02 with the image signals S1 and S5.
  • Each of these signals comprises: a horizon signal H, a tracer signal T, a target signal SC, and a point of aim signal V. This last signal is only present in signal S1 on command of the instructor.
  • the signal S5 further comprises an LC target location signal.
  • the digital computer CN has a conventional structure comprising a 16-bit microprogrammed microprocessor, a 3 MHz clock, a static, random access working memory, of the MOS type, with a capacity of 4 Kmots, a read-only program memory. 6 Kmots approximately, as well as the necessary interface circuits. Projectile calculations are performed using: pre-recorded tables, projectile tracking tables, a burst tracking table, a burst output table, and an indicator 1 set to zero after each burst and at the general initialization of the operation.
  • the drop table, the distance table, and the luminance table are formed from known ballistic data.
  • the number of projectile tracking tables is equal to the number of projectiles fired in a burst.
  • the burst tracking table is formed by all of the projectile tracking tables, classified according to the indicator Ic.
  • the operation of the CN computer takes place according to a program comprising four successive periods of rows P, P + 1. P + 2, and P + 3, of duration 20 ms, triggered by the signal SUT for suppression of frame.
  • a value An is calculated by the relation: with on initialization:
  • the sampled value of the INCI signal is proportional to sin E; the value of En is given by the trigonometric tables which then provide the useful values of sin E and cos E; the sampled value of signal INC2 is divided by cos E; the arc sine of the quotient obtained is equal to the value of the angle F and the tables give the corresponding values of sin F and cos F; the value F is sent to the horizon generator GH; and the trigonometric tables further provide the values of sin A and cos A from A n .
  • the IP indicator is incremented if the level of the signal S2 indicates that the shooter depresses the shooting pedal and if the value N of the indicator Ip is less than N max; a tracking table is assigned to the new projectile thus taken into account; the value of Ip is assigned to the indicator Ic of this table; the Ed and Ad values of the dispersion assigned in the dispersion table at rank N are transferred respectively to the boxes Xp and Yp; the time tp is equal to 0.
  • the projectile tracking tables are classified to form the burst tracking table, using the indicator Ic, in ascending Y order yes, for the same Y, in the order of increasing X's.
  • the content of the burst tracking table after transformation is transferred to the output table.
  • each projectile tracking table at each P + 1 or P + 3 range period, in each projectile tracking table; the tp value is incremented by 2T; and the values DP, L, are updated by means of the tables as a function of tp; calculations: and are carried out and their results are transferred respectively to the Yp box and to the Xp box.
  • a signal CB supplied by the generator GT, is taken into account by the computer, and the brightness L of the tracer at the origin of the hit on goal is canceled.
  • the digital data G, B, N, M and Dc are sought in a buffer register of the EDN extraction circuit and they are put in a table of the computer for their software exploitation.
  • the site of the horizon in the field of view is calculated according to the relationship:
  • the value A n is supplied to the horizon generator GH.
  • the horizon GH generator shown in FIG. 3, supplies a horizon H signal which makes it possible to obtain, in this exemplary embodiment, two horizon lines.
  • the GH generator notably comprises two identical chains of circuits, which each include: a digital memory (M1 and M2), a digital / analog converter (C1 and C2), an adder (AD1 and AD2) and an amplitude comparator (CP1 and CP2).
  • a horizon line is determined by a set of N digital data D i to D n , inversely proportional for example, to the sites in the gun finder of the different points forming this line (fig. 16a).
  • the digital data are stored in a memory M with N addresses. These are supplied successively by the CO counter, the counting of which is caused by the signal SH with a frequency of 6.25 MHz, ie 400 times the line scanning frequency.
  • the number of addresses N being fixed at 400, the reading of all the data is carried out repeatedly at the frequency of the line scan (FIG. 16b).
  • the useful life of the line scan is less than the line scan period, and the horizon line is obtained, with each scan, by a number of data less than 400.
  • This useful data corresponding to the addresses such as , for example: a, ... an ... a ... a f . Reading starts at address a and ends at address a f . The addresses forming the rest of the cycle and included between a and a d are read during line deletion.
  • the initial address a varies in proportion to this rotation in the orderly sequence of the addresses of the memory.
  • the address ai is simply equaled, at a conversion near units, to the value of the angle A.
  • This value is supplied by the computer, put in the buffer memory MT, and preloaded in the counter CO on command of the circuit CD by signals 27 and 26 before the first line of each frame.
  • the link 28 between the buffer memory MT and the counter CO is such that the value A is transmitted and preloaded modulo 400.
  • the sequence of digital data read from memory M is transformed, by a digital / analog converter C, into a periodic signal whose amplitude S represents the horizon line sought in each period (fig. 16c).
  • a digital / analog converter C To this signal are added, in an adder, two signals which make it possible to move the profile in the screens according to the rotations of the barrel according to the angles E and F. It is about signal 20 whose amplitude is proportional to l angle E and of signal 13 which will be described later.
  • the signal 6 supplied by the adder AD is compared to a sawtooth signal 12, in an amplitude comparator CP.
  • the comparator CP supplies a signal 8 whose amplitude, during each weft scan, is zero as long as the amplitude Si of the weft sawtooth 12 is less than the amplitude S of the signal 6, and has a constant amplitude when it is lower (fig. 16d).
  • This figure shows that the signal from the comparator causes the screens to be marked and a display of two zones of different brightness separated by the horizon line sought.
  • the horizon generator described in this example is provided for two lines and comprises two comparators CP whose output signals 8 are applied to a gate P with digital control. The levels of these two signals form a code which makes it possible to designate each of the three zones determined by the two lines (fig. 16e). These zones must have different luminances on the screens.
  • the gate P selects according to the codes, and to constitute the signal H, one of the signals LU, of predetermined amplitude and corresponding to the luminance of the designated area.
  • Three LU signals are sufficient for the four possible values of the code. They are provided by potentiometric bridges.
  • the tilt signal 13 is supplied by the generator GD, the diagram of which is shown in FIG. 4, from: the signal So transmitting the value of the angle F, the shifted line synchronization signal SLD, and a signal staggered sawtooth 14.
  • the signal 13 (FIG. 17) is determined so that its addition to the signals 4 causes on the screens an inclination equal to F of the horizon lines. Its development takes into account the gains Gx and Gy of the "horizontal” and “vertical” amplification channels of the monitors, and the voltage Vx corresponding to the maximum horizontal deviation, If the angle F remains small, the level Vy which leads to an inclination F on the screens is:
  • FIG. 17 thus shows how the signal 13 is obtained, from an offset line synchronization signal SLD, from a sawtooth line signal 14, from the value F, and from a constant voltage Vc such that Vc>
  • Two sawtooth signals 21 and 22, of positive and negative polarities, are obtained from signal 14 and two multipliers MP and MN.
  • MP positive gain
  • MN negative gain
  • ADS adder which itself receives Vc and the signal F multiplied by k by an amplifier A1.
  • This signal must be made symmetrical with respect to the zero level. For this, its maximum level is stored in a block circuit BL controlled by the signal SLD.
  • the output signal 24 of this blocking circuit is then applied to an amplifier A2, inverter and 1/2 gain.
  • the signal 25 obtained is added to the signal 23 in an adder AD3 which provides the signal 13 sought.
  • FIG. 5 shows those which relate to the generator of tracers GT.
  • CFA circuit mainly include a CFA circuit, a classic so-called “queue” circuit, a DCT down-counter circuit, a zero DZ detector, and an H clock.
  • the CFA circuit receives, during each frame deletion, all of the words contained in the burst output table, and then supplies these words one by one during the following frame duration.
  • the successive loads of the DCT down-counter, by the coordinates provided by the CFA circuit, are triggered by pulses 1.
  • the down-counting of the DCT down-counter is carried out, through an OR gate P17, either by the signal SUL for the coordinates Y and dY, either by a clock H for the coordinates X and dX.
  • the clock H provides a signal whose frequency is equal to N times the line frequency, N being the number of points displayed on a line, when it is triggered by the signal SUL and it is not inhibited by a DY digit supplied by the register R1.
  • the zero detector DZ When the zero detector DZ detects that the countdown of a coordinate has been completely carried out, it provides a pulse which, after having passed through an OR gate P27, causes: the loading of the DCT countdown by the following coordinate, the loading of a register R1 by the digit DY and by the digits DE, PCD, and L in the case of an X or dX coordinate, and the calling of the next word in the CFA circuit by the input CS thereof.
  • Pulses 1 are also supplied to the plotter generator. Those which are emitted during a line, and not during a suppression of frame or line, and which therefore result from the counting of the coordinates X and dX, determine, by subsequent transformations, the markings of the tracers.
  • the register R1 and a register R2 loaded from R1 by 1 allow the interface circuits to temporarily store the digits DE, PDC, and L, and to supply them only from the moment when the pulse I resulting from the X or dX coordinate countdown has been issued.
  • a monostable circuit M17 detects the start of the signal SUT and sets a flip-flop B7 to zero, as well as the circuit CFA by zone reset input.
  • a CD decoding circuit after having received and recognized its address on the address bus A as well as a validation signal V, authorizes the loading of the CFA circuit by the words of the output table which then appear successively on the data bus D.
  • the CFA circuit presents at output the first word of the table and causes the rocking of the flip-flop B7 by means of a signal P (ready). This tilting triggers a monostable circuit M27 which provides a first pulse 1. This causes inter alia the loading of the down counter by the first word of the table.
  • the tracer generator GT receives the signals I, DE, PDC, and L supplied by the interface circuits of FIG. 5, as well as the signal SC supplied by the circuit GSC. It itself supplies the TV signal to the two mixers M1 and M2 ( Figure 2), as well as a signal CB to the computer CN. It mainly comprises a conventional digital-analog converter DAC, which receives the luminance L and supplies, on command of a pulse 13, the TV pulse, of amplitude proportional to the value L and of duration equal to that of the pulse 13. This converter can be forced, either by the CB signal, which imposes a maximum amplitude for the TV pulse, or by an Ex signal, which suppresses the TV pulse.
  • a circuit CI transforms the target signal SC into a key signal CC.
  • the pulse 13 is constituted by a pulse Il which is supplied by a monostable circuit M1 triggered by the pulse I and which passes through an OR gate P1.
  • the duration of pulse 13 is increased. This is then formed thanks to the gate P1 by the combination of two consecutive pulses, the pulse 11 and a pulse t2 supplied by a monostable circuit M2. Its duration is equal to the sum of those of these two impulses.
  • the circuit M2 is triggered by a signal supplied by an AND gate P4 and which results from the simultaneous presence of the pulse 11 and the signals DE and CC.
  • the DAC converter is forced (maximum luminance), by a signal CB supplied by an AND gate P2, which is controlled simultaneously by the pulse 13 and by the signals CC and DE.
  • This signal CB is also sent to the computer CN which cancels the brightness of the tracer after the hit.
  • the GV aiming point generator is produced according to the conventional techniques of symbol generators. It receives the Xv and Yv coordinates of the aiming point and provides the PV point of aim signal.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Description

  • Le présente invention se rapporte à l'entraînement au tir au canon de petit calibre sur des objectifs mobiles, principalement sur des objectifs aériens attaquant à basse altitude.
  • L'entraînement sur le terrain, ainsi que le tir réel, rencontrent pour des raisons évidentes de nombreuses difficultés telles que l'indisponibilité des terrains d'exercice, les consignes de sécurité à respecter, les temps morts dus aux déplacements jusqu'aux terrains et la préparation des tirs, les conditions météorologiques, et éventuellement la consommation de carburants onéreux.
  • Bien qu'un entraînement dans les conditions réelles reste indispensable, la tendance est actuellement de ne l'effectuer que lors d'une phase finale d'application, après une formation de base donnée en salle au moyen de simulateurs d'entraînement.
  • Ces simulateurs reproduisent les appareillages de tir avec leurs caractéristiques de fonctionnement et d'exploitation, de façon économique et avec suffisamment de réalisme et de fidélité. Un entraînement peut être ainsi donné de manière systématique et souple au moyen d'exercices reproductibles et sous la surveillance d'un minimum d'instructeurs.
  • Le simulateur selon l'invention a pour but la formation en salle des tireurs au pointage à l'estime et au tir, au moyen de canons munis de viseurs du type à "grille" de visée telle que représentée en figure 10.
  • Lors du pointage classique à l'aide d'un réticule, le tireur oriente le canon de façon à apercevoir l'objectif dans le viseur à un emplacement, par rapport à ce réticule, fonction des conditions du tir. De même, dans le cas d'une grille de visée, le tireur doit déterminer instinctivement où placer l'objectif par rapport aux différents cercles de cette grille.
  • Le simulateur est monté sur un canon, éventuellement dépourvu de son tube, et se trouve plus particulièrement associée au viseur à grille fe ce canon par des dispositifs optiques et par un moniteur de télévision.
  • Il va de soi que le simulateur peut être utilisé également sur un char, ou sur tout véhiculé équipé d'un canon.
  • Le simulateur fait apparaître dans le champ du viseur, une cible et un "point de visée" sur lequel le tireur, pour obtenir le bon pointage, doit amener la cible par orientation du canon. Le déclenchement du tir se traduit dans le viseur par l'apparition de traçantes dont les trajectoires sont conformes aux lois de la balistique. Un tir réussi est rendu par une surbrillance de la traçante au point d'impact avec la cible. Lorsque le tireur a acquis une certaine expérience, il peut estimer de lui-même dans quel cercle il doit placer la cible. Le point de visée est alors supprimé et l'exercice de pointage se termine uniquement avec la grille de visée.
  • Dans une demande de brevet déposée par la demanderesse, FR-A-2 500 148, on a décrit un simulateur d'entraînement au tir au canon de petit calibre à l'aide d'un tel point de visée. Ce toute simulateur concerne fois un entraînement sur des cibles réelles.
  • Selon une caractéristique de l'invention, . l'image de la cible et l'image du point de visée sont obtenues à partir de données fournies par un magnétoscope et formées de données analogiques de l'image de la cible, de données numériques représentant les coordonnées de la cible par rapport au canon; et de données numériques définissant les coordonnées du point de visée dans le viseur; ces ensembles de données ayant été enregistrées conjointement, image par image, sur une bande magnétique.
  • Un tel simulateur ayant principalement pour but l'entraînement au tir sur des cibles volant à basse altitude, il est indispensable que, suivant le site du canon, le sol puisse apparaître et se déplacer dans le viseur, mais se représentation peut être aussi simple que possible. En effet la durée du passage d'une cible est de l'ordre d'une vingtaine de secondes et le tireur, dont le regard est concentré sur la cible et sur la grille de visée, se repère instinctivement par rapport au sol, mais n'apporte aucune attenion à d'éventuels détails de celui-ci. La représentation du sol peut donc être limitée à la ligne d'horizon, à une ligne de crête, ou à des lignes de replis de terrain. Ces lignes seront par la suite toutes désignées par le terme de lignes d'horizon.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, le sol est représenté par des zones de luminance distinctes, dont les limites simulent des lignes d'horizon; ces lignes sont chacune déterminées par un ensemble de données numériques stockées dans une mémoire, et ces données sont toutes lues à chaque balayage d'une ligne de l'image fournie par le magnétoscope, à partir d'une durée initiale déterminée par la rotation du canon.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante, présentée à titre d'exemple non limitatif, et faite en regard des figures annexées qui représentent:
    • -la figure 1, le schéma fonctionnel d'ensemble d'un simulateur d'entraînement selon l'invention;
    • -la figure 2, le schéma de l'ensemble EE de circuits électroniques de la figure 1;
    • -la figure 3, le schéma du générateur de lignes d'horizon GH de la figure 2;
    • -la figure 4, le schéma du générateur GD d'angle de dévers de la figure 3;
  • la figure 5, le schéma des circuits d'interface faisant partie du calculateur CN de la figure 2 et permettant d'alimenter le circuit GT de cette figure 5;
    • -la figure 6, le schéma de ce générateur de traçantes GT de la figure 2;
    • -la figure 7, une définition des angles d'orientation du canon, ainsi que des orientations des axes sensibles de capteurs liés au canon;
    • -la figure 8, une définition des coordonnées de la cible;
    • -la figure 9, le principle de la visée effectuée par le tireur au moyen du point de visée mis en coïncidence avec la cible dans le viseur;
    • -la figure 10, la grille de visée vue dans le viseur;
    • -la figure 11, une rafale de traçantes vues dans le viseur;
    • -la figure 12, une des images enregistrées de manière analogique sur bande magnétique et représentant une cible situé au centre des images;
    • -la figure 13, le point de visée, dans l'exemple une croix, dont les coordonnées dans le viseur Xv et Yv sont enregistrées sous forme de données numériques M et N en association avec les images de cible;
    • -la figure 14, trois zones de luminance distinctes correspondant à deux lignes d'horizon simulées fournies par le générateur d'horizon GH de la figure 3;
    • -la figure 15, la cible dans le viseur, ou sur l'écran des moniteurs, repérée par rapport aux axes centraux par ses coordonnées Xc et Yc;
    • -les figures 16 à 16c, la méthode d'obtention des lignes d'horizon à partir de données numériques Do à Dn mémorisées;
    • -la figure 17, des signaux relatifs à l'ensemble GD de la figure 4, et un signal de rotation en dévers 13 fourni par cet ensemble.
  • Le simulateur représenté en figure 1 comprend divers éléments, les un situés sur la canon, et les autres situés à proximité de celui-ci dans un poste d'instructeur non représente en tant que tel.
  • Sur le canon sont montés, un premier moniteur de télévision M01, des dispositifs optiques C et M, associées au viseur V du canon et au premier moniteur, et des capteurs de mouvement CP. Le déclenchement du tir simulé est commandé par le tireur au moyen de la commande de tir réel (par exemple une pédale) à laquelle pour l'entraînement a été associé un capteur électrique T. L'orientation du canon est effectuée par le tireur au moyen des commandes d'orientation hydrauliques propres au canon et non représentées.
  • Il va de soi que pour l'exercice le tube de canon, ou d'autres pièces relatives au tir réel, sont inutiles et peuvent être démontées.
  • Les éléments principaux de l'invention situés dans le poste d'instructeur comprennent un ensemble de circuits électroniques EE, un magnétoscope MA à cassette et un pupitre de commande PC.
  • Sur le canon, le viseur V est constitue, dans cet exemple de réalisation, par un viseur de type connu dit clair, dans lequel la visée est effectuée à travers une lame semi-réflechissante LR sur laquelle se réfléchit l'image d'une grille de visée. Les dispositifs optiques du simulateur comprennent un collimateur C, et un miroir M. L'image fournie par le moniteur est renvoyée à l'infini par le collimateur, et placée dans le champ du viseur V par le miroir M.
  • Le pupitre de commande PC permet à l'instructeur de diriger l'exercice, en affichant différentes données définissant les conditions du tir, et en contrôlant l'action du tireur. Il comprend notamment un second moniteur de télévision M02. L'ensemble électronique EE reçoit de magnétoscope MA un signal S4 qui transmet (sous une forme décrite ultérieurement): une image de cible, les coordonnées de la cible par rapport à l'emplacement du canon, les coordonnées du point de visée dans le viseur, et la synchronisation nécessaire. Le magnétoscope MA est relié à l'ensemble électronique EE par l'intermédiaire d'un correcteur de base de temps de type connu, non représenté.
  • Du canon, l'ensemble électronique EE reçoit un signal de commande de tir S2 fourni par le capteur T, et des signaux S3 orientation fournis par les capteurs CP. Il reçoit en outre des signaux S6 d'initialisation et de commande fournis par le pupitre PC.
  • L'ensemble électronique EE fournit au premier moniteur M01 un signal S1, et au second monitor M02 un signal S5. Ces deux signaux transmettent des images de la cible, du point de visée, des traçantes, et des lignes d'horizon. L'image du point de visée peut cependant être supprimée du signal S1 par l'instructeur. L'ensemble EE fournit en outre aux deux moniteurs un signal S7 de synchronisation mélangée et décalée en fonction des mouvements relatifs de la cible et du canon.
  • Les angles d'orientation du canon, ainsi que les directions des axes sensibles des capteurs de mouvement, sont définis par la figure 7.
  • L'axe To' du canon fait un angle de site E avec sa projection Th sur le plan horizontal. Il est perpendiculaire à l'axe des tourillons Tt.
  • En l'absence de dévers, l'axe des tourillons se trouve dans le plan horizontal, et dans la direction Tt' perpendiculaire à To' et à Th. En cas de dévers, l'axe des tourillons Tt fait un angle F avec la direction Tt', ce qui correspond à une rotation d'un angle F de l'axe du canon sur lui-même. La valeur de cet angle a été exagérée sur la figure. Elle ne dépasse pas en réalité quelques degrés.
  • L'orientation du canon est définie de plus par un angle A dans le plan tTo' formé par l'axe du canon et l'axe des tourillons. Cet angle est mesuré à partir de la position de base du canon à l'initialisation.
  • Les capteurs de mouvement se composent d'un gyromètre G et de deux inclinomètres 11 et 12, représentés simplement par leurs axes sensibles.
  • L'inclinomètre 11 fournit un signal INC1 dont l'amplitude est proportionnelle à sin E. Son axe est parallèle à l'axe du canon. L'inclinomètre 12 fournit un signal INC2 d'amplitude proportionnelle au produit sin F cos E. Le gyromètre G fournit un signal GYR d'amplitude proportionnelle à dA/dt. Son axe est perpendiculaire à l'axe du canon et à celui des tourillons.
  • Les cibles fictives sur lesquelles les exercices de tir sont effectués sont supposées suivre des trajectoires prédéterminées par rapport à l'emplacement du tireur.
  • Les données qui déterminent ces exercices sont enregistrées sur des bandes magnétiques en cassettes. Chaque bande d'une durée de 20 à 60 minutes est formée de séquences correspondant chacune à un passage de cible.
  • Les données enregistrées sont formées par des données analogiques et par des données numériques.
  • Les données analogiques comprennent un signal vidéo qui représente la cible, et des signaux standard de synchronisation.
  • Les données numériques comprennent les coordonnées de la cible dans l'espace et par rapport au canon, et les coordonnées du point de visée dans le viseur. Ces données sont enregistrées en association avec les images pendant les suppressions de trame.
  • La cible (figure 12) est située au centre des images enregistrées, mais sa grandeur et son attitude évoluent en fonction de son déplacement sur sa trajectoire simulée, c'est-à-dire d'une image à la suivante. Les coordonnées de la cible, constituées par des angles G, B et une distance Dc par rapport au tireur, sont représentées sur la figure 8.
  • Les données numériques enregistrées, qui les représentent sont formées de suites de valeurs comprenant, d'une part les premières valeurs des angles concernés, puis leurs incréments associés respectivement aux images successives et telles que:
    • B1, dB2, dB3, dB4 ...
    • G1, dG2, dG3, dG4 ...
    et d'autre part les valeurs successives correspondantes de la distance:
    • D1, D2, D3 ...
  • Le point de visée est défini par la figure 9. L'axe To' du canon est orienté par le tireur de manière que la ligne de visée Tv, définie par le point de visée Pv dan le viseur, rencontre la cible C. Lorsque la coïncidence entre le point de visée et la cible est obtenue, le tireur déclenche le tir. Les angles M et N, entre la ligne de visée et l'axe du canon sont définis par les lois de la balistique et par les paramètres de tir, distance et vitesse de la cible, nature des projectiles, etc, de manière que les trajectoires de la cible et du projectile se rencontrent au point d'impact I. Les données numériques relatives au point de visée sont formées de deux suites de valeurs comprenant respectivement les premières valeurs des angles M et N, puis leurs incréments successifs, telles que:
    • M1, dM2, dM3, dM4 ...
    • N1, dN2, dN3, dN4 ...
  • Les conditions du tir durant l'exercice étant connues, les valeurs des angles M et N sont calculées à l'avance, puis enregistrées.
  • Toutes les données numériques sont enregistrées suivant des techniques connues utilisant le codage synchrone et des signaux de synchronisation standard.
  • Les images de cibles peuvent être obtenues à partir d'une maquette orientable et d'une caméra de télévision à focale variable. L'enregistrement est effectué au moyen d'un calculateur et d'un logiciel qui oriente la maquette et règle la focale selon des paramètres correspondant à la trajectoire voulue.
  • On montre dans la suite de la description comment les moyens propres à l'invention permettent au tireur et à l'instructeur de voir, le premier dans son viseur et le second sur l'écran du moniteur M02: la grille de visée (fig. 10), la cible (fig. 12), les traçantes (fig. 11), le point de visée, un indicateur Ic réservé à l'instructeur et lui indiquant de quelle direction va venir la cible au début de la séquence (fig. 13), ainsi que des lignes d'horizon (fig. 14).
  • Les coordonnées Xc et Yc de la cible dans le viseur (ou sur les écrans des moniteurs) résultent des mouvements de ga cible et du canon. Elles sont obtenues en fournissant aux moniteurs une synchronisation, en lignes et trames, décalée, par rapport à la synchronisation fixe fournie par le magnétoscope, proportionnellement aux différences d'angles A-G et E-B (fig. 15).
  • Les coordonnées Xp et Yp de chacune des traçantes comprises dans une rafale sont calculées, à partir du départ des projectiles correspondants, au moyen de la chute Ech (fig. 9) du projectile, donnée par une table, et de changements d'axes de coordonnées en fonction des angles A, E et F. Les impulsions de marquage de ces traçantes sont élaborées, trame par trame et ligne par ligne, en correspondance avec la synchronisation décalée.
  • Les coordonnées Xv et Yv du point de visée étant définies par rapport aux axes des écrans et à l'axe du canon, le point de visée est élaboré par un générateur de caractères en fonction de la synchronisation décalée.
  • De même un autre générateur de carctères élabore l'indicateur Ic de cible en fonction de la synchronisation décalée.
  • Chaque ligne d'horizon est obtenue à partir de données numériques de valeurs proportionnelles aux angles de site d'un grand nombre de points permettant de représenter une ligne d'apparence réelle. Ces données sont stockées dans des mémoires à des adresses dans un ordre identique à celui des points de la ligne d'horizon. Elles sont lues à chaque balayage de ligne, à partir de l'une d'entre elles choisie comme donnée initiale, et l'adresse de lecture est incrémentée par un signal d'horloge de fréquence multiple de la synchronisation fixe du magnétoscope.
  • Le mouvement de la ligne dans le viseur est obtenu en donnant à l'adresse de la donnée initiale une valeur proportionnelle à l'angle A, et en ajoutant au signal analogique résultant de la conversion des données numériques lues, un signal périodique au rythme du balayage de ligne, d'amplitude proportionnelle à l'angle E, et un signal 13, de même période, en dent de scie symétrique d'amplitude maximum proportionnelle à l'angle et telle que représentée en figure 17.
  • L'ensemble électronique EE comprend un certain nombre de sous-ensembles interconnectés selon le schéma de la figure 2.
  • Un calculateur numérique CN reçoit les signaux S2 et S3, provenant de la pédale de tir et des capteurs d'orientation, ainsi que des signaux S6 provenant du pupitre de commande PC. La fonction de ce calculateur sera décrite dans la suite du texte.
  • Un extracteur EDN de données numériques reçoit le signal S4, provenant du magnétoscope, et, suivant une technique courante, en extrait les données numériques G, B, M, N et Dc.
  • Un sous-ensemble SYF de synchronisation fixe extrait, également suivant une technique courante, les impulsions de synchronisation du signal S4, et élabore les signaux classiques de synchronisation et de suppression SL, ST, SUT, ainsi qu'un signal SH à 6,25 MHz.
  • Un sous-ensemble SYD de synchronisation décalée reçoit les signaux ST, SL, et SH, de synchronisation fixe, ainsi que les coordonnées Xc et Yc de la cible dans le viseur fournies par le calculateur. Il fournit des signaux de synchronisation décalée SLD, STD, SULD, et SUTD, dont de décalage est proportionnel aux coordonnées Xc et Yc. Les signaux de synchronisation décalée, en lignes et trames, sont obtenus, par exemple, à partir des impulsions de passage à zéro de deux compteurs à huit bits (non représentés). Le compteur de trames est préchargé par la coordonnée Yc à une fréquence moitié des tops de trames et compte à la fréquence des tops de lignes. Le compteur de lignes est préchargé par la coordonnée Xc à la fréquence des tops de lignes et compte à une fréquence de 12,5 MHz.
  • Un sous-ensemble SMD élabore, à partir des signaux SLD et STD, suivant une technique courante, le signal S7 de synchronisation mélangée et décalée, qui est fourni aux moniteurs M01 et M02.
  • Le générateur GSC de signal de cible, d'une part ne conserve du signal S4 que la partie analogique vidéo correspondant à la cible, et d'autre part compense en amplitude par un niveau de gris convenable, correspondant au fond de l'image, les parties du signal ainsi obtenu qui correspondant aux suppressions de trame et de ligne. Sur la figure 15, les bandes noires BS qui auraient été provoquées par ces suppressions sont marquées en pointillé. Le générateur GSC fournit ainsi le signal de cible SC.
  • Un générateur GH fournit un signal d'horizon H décrit ci-après.
  • Un générateur GT fournit un signal T de traçantes décrit ci-après.
  • Un générateur de caractères GV fournit le signal V de point de visée.
  • Un générateur de caractères GI fournit le signal LC de localisation de cible.
  • Deux mélangeurs M1 et M2 fournissent respectivement aux deux moniteurs M01 et M02 les signaux d'images S1 et S5. Chacun de ces signaux comprend: un signal d'horizon H, un signal de traçantes T, un signal de cible SC, et un signal V de point de visée. Ce dernier signal n'est présent dans le signal S1 que sur commande de l'instructeur. Le signal S5 comprend de plus un signal LC de localisation de cible..
  • Le calculateur numérique CN présente une structure classique comportant un microprocesseur microprogrammè à 16 bits, une horloge à 3 MHz, une mémoire de travail statique, à accès aléatoire, du type MOS, d'une capacité de 4 Kmots, une mémoir morte de programme de 6 Kmots environ, ainsi que les circuits d'interface nécessaires. Les calculs relatifs aux projectiles sont effectués au moyen: de tables pré-enregistrées, de tables de suivi de projectile, d'une table de suivi de rafale, d'une table de sortie de rafale, et d'un indicateur 1 mis à zéro après chaque rafale et à l'initialisation générale du fonctionnement.
  • Les tables pré-enregistrées comprennent:
    • -des tables trigonométriques donnant les valeurs des angles en fonction de celles des sinus et des cosinus et inversement;
    • -une table de dispersion contenant N groupes de deux valeurs aléatoires Ad et Ed corresondant respectivement aux N projectiles possibles dans une rafale;
    • -une table de chute donnant l'angle de chute Ech du projectile en fonction du temps;
    • -une table de distance donnant la distance du projectile en fonction du temps;
    • -une table de luminance donnant la luminance L de la traçante en fonction du temps.
  • La table de chute, la table de distance, et la table de luminance, sont formées à partir de données balistiques connues.
  • Le nombre des tables de suivi de projectiles est égal au nombre des projectiles tirés dans une rafale. Chacune d'elles comporte une case mémoire: pour chacun des paramètres du projectile (coordonnées Xp et Yp, distance Dp du projectile au tireur, luminance L, temps d'existence tp); pour un indicateur Ic donnant le rang d'apparition du projectile suivant le balayage vidéo de l'écran; pour un indicator Ip donnant le rang du projectile dans la rafale; et pour deux digits, DE et PDC, indiquant respectivement dans l'état 1 que Dp=Dc et que Dp Dc, De étant la distance de la cible au tireur.
  • La table de suivi de rafale est formée par l'ensemble des tables de suivi de projectiles, classées suivant l'indicateur Ic.
  • La table de sortie de rafale est formée à partir de la table de suivi de rafale, par une liste des mots définissant les traçantes dans l'image;
    • les traçantes étant considérées successivement dans l'ordre de leurs ordonnées Y croissantes, et pour une même ordonnée dans l'ordre de leurs abscisses X croissantes;
    • la première traçante de l'image étant définie par un premier mot contenant son ordonnée et par un second mot contenant son abscisse;
    • chaque traçante de plus petite abscisse sur les lignes suivant celle de la première traçante étant définie par un premier mot contenant la variation dY de son ordonné par rapport à l'ordonnée de la première traçante, et par un second mot contenant son abscisse;
    • chacune des autres traçantes étant définie par un mot contenant la variation dX de son abscisse par rapport à la traçante précédente sur la même ligne;
    • chaque mot contenant de plus un digit DY indiquant la présence dans ce mot, soit d'une ordonné (ou d'une variation d'ordonnée) et alors DY=1, soit d'une abscisse (ou d'une variation d'abscisse) et alors DY=0;
    • chaque mot qui contient une abscisse (ou une variation d'abscisse) contenant de plus les données L, DE et PDC relative à la traçante considérée.
  • Le fonctionnement du calculateur CN se déroule suivant un programme comprenant quatre périodes successives de rangs P, P+1. P+2, et P+3, de durée 20ms, déclenchées par le signal SUT de suppression de trame.
  • Suivant un sous-programme d'interruption, l'amplitude du signal GYR est échantillonée à une période T' voisine de T/4, et les valeurs obtenus dA/dt=A' sont mémorisées.
  • Suivant un sous-programme SPGYR, à chaque période de range P et P+2, pur chacune des valeurs A', une valeur An est calculée par la relation:
    Figure imgb0001
    avec à l'initialisation:
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
  • Suivant un sous-programme SPAC, à chaque période de range P et P+2, la valeur échantillonnée du signal INCI est proportionnelle à sin E; la valeur de En est donnée par les tables trigonométriques qui fournissent ensuite les valeurs utiles de sin E et cos E; la valeur échantillonée du signal INC2 est divisée par cos E; l'arc sinus du quotient obtenu est égal à la valeur de l'angle F et les tables donnent les valeurs correspondantes de sin F et cos F; la valeur F est envoyée au générateur d'horizon GH; et les tables trigonométriques fournissent en outre les valeurs de sin A et de cos A à partir de An.
  • Suivant un sous-programme SPDF, à chaque période de range P et P+2, les incréments des angles E et A sont calculés d'après la relation:
    Figure imgb0004
    avec
    Figure imgb0005
    et
    Figure imgb0006
  • Suivant un sous-programme SPBE, à chaque période de range P, si l'indicateur est nul, les tables de suivi de projectile sont remises à zéro, et la table de dispersion est renouvelée; l'indicateur 1 est ensuite mis à 1.
  • Suivant un sous-programme SPBB, à chaque période de range P: l'indicateur IP est incrémenté si le niveau du signal S2 indique que le tireur appuie sur la pédale de tir et si la valeur N de l'indicateur Ip est inférieure à N max; une table de suivi est affectée au nouveau projectile ainsi pris en compte; la valeur de Ip est affectée à l'indicateur Ic de cette table; les valeurs Ed et Ad de la dispersion affectées dans la table de dispersion au rang N sont transférées respectivement dans les cases Xp et Yp; le temps tp est égale à 0.
  • Suivant un sous-programme SPBC, à chaque période de rang P ou P+2, les tables de suivi de projectile sont classés pour former la table de suivi de rafale, au moyen de l'indicateur Ic, dans l'ordre des Y croissants ouis, pour un même Y, dans l'ordre des X croissants.
  • Suivant un sous-programme SPBF, à chaque période de rang P ou P+2, le contenu de la table de suivi de rafale après transformation est transféré dans la table de sortie.
  • Suivant un sous-programme SPB, à chaque période de range P+1 ou P+3, les valeurs des chutes Ech des projectiles tirés sont cherchées en table, puis les sommes S(dE) et S(dA) sont effectuées depuis le départ de chaque projectile.
  • Suivant encore le sous-programme SPB, à chaue période de range P+1 ou P+3, dans chaque table de suivi de projectile; la valeur tp est incrémentée de 2T; et les valeurs DP, L, sont mises à jour au moyen des tables en fonction de tp; les calculs:
    Figure imgb0007
    et
    Figure imgb0008
    sont effectués et leurs résultats sont transférés respectivement dans la case Yp et dans la case Xp.
  • Suivant un sous-programme SPC, à chaque période de range P+1 ou P+3 et pour chaque table de suivi de projectile, la distance Dp est comparée à la distance Dc; si Dp=Dc, DE=1; si Dp Dc, PDC=1.
  • Suivant un sous-programme SPBF, à chaque période de range P+1 ou P+3 le contenu des cases Xp et des cases Yp est transformé par les relations:
    Figure imgb0009
  • Suivant un sous-programme SPI, à chaque période de rang P ou P+2, les coordonnées Xc et Yc de la cible, ainsi que celles du point de visée Xv et Yv, sont calculées suivant les relations:
    Figure imgb0010
    Figure imgb0011
    Figure imgb0012
    Figure imgb0013
    Figure imgb0014
    Figure imgb0015
  • Suivant un sous-programme SPC, à chaque période de range P+1 ou P+3, un signal CB, fourni par le générateur GT, est pris en compte par le calculateur, et la luminosité L de la traçante à l'origine du coup au but est annulée.
  • Suivant un sous-programme d'interruption, les données numériques G, B, N, M et Dc sont recherchées dans un registre tampon du circuit d'extraction EDN et elles sont mises dans une table du calculateur pour leur exploitation logicielle.
  • Suivant un sous-programme HORZ à chaque période de rang P ou P+2, le site de l'horizon dans le champ de visée est calculé suivant la relation:
    Figure imgb0016
    avec
    Figure imgb0017
  • Suivant le sous-programme HORZ la valeur An est fournie au générateur d'horizon GH.
  • Le générateur GH d'horizon, représenté sur la figure 3 fournit une signal H d'horizon qui permet d'obtenir dans cet exemple de réalisation deux lignes d'horizon. Pour cela le générateur GH comporte notamment deux chaînes identiques de circuits, qui comprennent chacune: une mémoire numérique (M1 et M2), un convertisseur (C1 et C2) numérique/analogique, un additionneur (AD1 et AD2) et un comparateur d'amplitude (CP1 et CP2).
  • Le générateur comprend, en outre:
    • -des circuits de lecture des mémoires qui comportent: une mémoire-tampon MT, un compteur CO et un circuit de commande CD;
    • -une porte P qui sélectionné, pour constituer le signal H, un signal LU d'amplitude déterminée correspondant à la brillance à donner, à chaque instant de balayage, aux écrans des moniteurs;
    • -un générateur de devers GD dont le signal de sortie en dent de scie de pente proportionnelle à l'angle F provoque une inclinaison correspondante des profils sur les écrans:
    • -deux générateurs DST et DSL de signaux en dent de scie, en trames et en lignes.
  • Une ligne d'horizon est déterminée par un ensemble de N données numériques Di à Dn, inversement proportionnelles par exemple, aux sites dans le viseur de canon des différents points formant cette ligne (fig. 16a). Les données numériques sont rangées dans une mémoire M à N adresses. Celles-ci sont fournies successivement par le compteur CO dont le comptage est provoqué par le signal SH de fréquence 6,25 MHz, soit 400 fois la fréquence de balayage de ligne. Le nombre d'adresses N étant fixé à 400, la lecture de toutes les données s'effectuer de manière répétitive à la fréquence du balayage de ligne (fig. 16b). La durée utile du balayage de ligne est inférieure à la période de balayage de ligne, et la ligne d'horizon est obtenue, à chaque balayage, par un nombre de données inférieur à 400. Ces données utiles correspondant à la suite des adresses telles que, par exemple: a, ... an ... a ... af. La lecture commence à l'adresse a et se terminé à l'adresse af. La lecture des adresses formant le reste du cycle et comprises entre a, et ad se fait pendant la suppression de ligne.
  • Pour tenir compte de la rotation du canon en fonction de l'angle A, l'adresse initiale a varie proportionnellement à cette rotation dans la suit ordonnée des adresses de la mémoire.
  • De plus, la ligne d'horizon n'ayant aucune correspondance nécessaire avec un paysage réel et ne devant en donner qu'une illusion, l'adresse ai est simplement égalée, à une conversion près d'unités, à la valeur de l'angle A. Cette valeur est fournie par le calculateur, mise dans la mémoire tampon MT, et préchargée dans le compteur CO sur commande du circuit CD par les signaux 27 et 26 avant la première ligne de chaque trame.
  • La liaison 28 entre la mémoire-tampon MT et le compteur CO est telle que la valeur A soit transmise et préchargée modulo 400.
  • La suite des données numériques lues dans la mémoire M est transformée, par un convertisseur numérique/analogique C, en un signal périodique dont l'amplitude S représente à chaque période la ligne d'horizon cherchée (fig. 16c). A ce signal sont additonnés, dans un additionneur AD, deux signaux qui permettant de déplacer le profil dans les écrans en fonction des rotations du canon suivant les angles E et F. Il s'agit du signal 20 dont l'amplitude est proportionnelle à l'angle E et du signal 13 qui sera décrit plus loin. Le signal 6 fourni par l'additionneur AD, est comparé à un signal en dent de scie 12, dans un comparateur d'amplitude CP. Le comparateur CP fournit un signal 8 dont d'amplitude, durant chaque balayage de trame, est nulle tant que l'amplitude Si de la dent de scie de trame 12 est inférieure à l'amplitude S du signal 6, et présente une amplitude constante lorsqu'elle est inférieure (fig. 16d). Cette figure montre que le signal issu du comparateur provoque un marquage des écrans et une visualisation de deux zones de brillances différentes séparées par la ligne d'horizon cherchée. Le générateur d'horizon décrit dans cet exemple est prévu pour deux lignes et comporte deux comparateurs CP dont les signaux de sortie 8 sont appliqués à une porte P à commande numérique. Les niveau de ces deux signaux forment un code qui permet de désigner chacune des trois zones déterminée par les deux lignes (fig. 16e). Ces zones doivent présenter sur les écrans des luminances différentes. La porte P sélectionne en fonction des codes, et pour constituer le signal H, un des signaux LU, d'amplitude prédéterminée et correspondant à la luminance de la zone désignée. Trois signaux LU suffisent pour les quatre valeurs possibles du code. Ils sont fournis par des ponts potentiométriques. Le signal de devers 13 est fourni par le générateur GD, dont le schéma est représente en figure 4, à partir: du signal So transmettant la valeur de l'angle F, du signal de synchronisation de ligne décalée SLD, et d'un signal en dent de scie de ligne décalée 14.
  • Le signal 13 (figure 17) est déterminé de façon que son addition aux signaux 4 provoque sur les écrans une inclinaison égale à F des lignes d'horizon. Son élaboration tient compte des gains Gx et Gy des voies d'amplification "horizontale" et "verticale" des moniteurs, et de la tension Vx correspondant à la déviation horizontale maximum, Si l'angle F reste faible, le niveau Vy qui conduit à une inclinaison F sur les écrans, est:
    Figure imgb0018
  • La figure 17 montre ainsi comment le signal 13 est obtenu, à partir d'un signal de synchronisation de ligne décalée SLD, d'un signal en dent de scie de ligne 14, de la valeur F, et d'une tension Vc constante telle que Vc> |kF| . Deux signaux 21 et 22 en dent de scie, de polarités positive et négative, sont obtenus à partir du signal 14 et de deux multiplieurs MP et MN. MP (gain positif) reçoit la tension Vc et la dent de scie, et MN (gain négatif) reçoit la dent de scie et un signal Vc+kF obtenu d'un additionneur ADS, qui reçoit lui-même Vc et le signal F multiplié par k par un amplificateur A1. Ces deux signaux sont additionnés dans un additionneur AD2 qui fournit un signal 23 d'amplitude maximum kF. Ce signal doit être rendu symétrique par rapport au niveau zéro. Pour cela, son niveau maximum est mémorisé dans un circuit bloquer BL commandé par le signal SLD. Le signal 24 de sortie de ce circuit bloqueur est ensuite appliqué à un amplificateur A2, inverseur et de gain 1/2. Le signal 25 obtenu est additionné au signal 23 dans un additionneur AD3 qui fournit le signal 13 cherché.
  • En dehors des circuits d'interface faisant partie du calculateur CN, on a représenté sur la figure 5 ceux qui sont relatifs au générateur de traçantes GT.
  • Ils comprennent principalement un circuit CFA, classique dit "de file d'attente", un circuit décompteur DCT, un détecteur de zéro DZ, et une horloge H.
  • Le circuit CFA reçoit, durant chaque suppression de trame, l'ensemble des mots contenus dans la table de sortie de rafale, etfournit ensuite ces mots un à un pendant la durée de trame suivante.
  • Les chargements successifs du décompteur DCT, par les coordonnées fournies par le circuit CFA, sont déclenchés par des impulsions 1. Le décomptage du décompteur DCT est effectué, à travers une porte OU P17, soit par le signal SUL pour les coordonnées Y et dY, soit par une horloge H pour les coordonnées X et dX.
  • L'horloge H fournit un signal dont la fréquence est égale à N fois la fréquence de lignes, N étant le nombre de points visualisés sur une ligne, lorsqu'elle est déclenchée par le signal SUL et qu'elle n'est pas inhibée par un digit DY fournit par le registre R1.
  • Lorsque le détecteur de zéro DZ détecte, que le décomptage d'une coordonnée a été complètement effectué, il fournit un impulsion qui, après avoir traversé une porte OU P27, provoque: le chargement du décompteur DCT par la coordonnée suivante, le chargement d'un registre R1 par le digit DY et par les digits DE, PCD, et L dans le cas d'une coordonnée X ou dX, et l'appel du mot suivant dans le circuit CFA par l'entrée CS de celui-ci.
  • Les impulsions 1 sont également fournies au générateur de traçantes. Celles qui sont émises durant une ligne, et non pas durant une suppression de trame ou de ligne, et qui résultent donc du décomptage des coordonnées X et dX, déterminent, par des transformations ultérieures, les marquages des traçantes.
  • Le registre R1 et un registre R2 chargé à partir de R1 par 1 permettent aux circuits d'interface de conserver temporairement les digits DE, PDC, et L, et de ne les fournir qu'à partir du moment où l'impulsion I résultant du décomptage des coordonnées X ou dX a été émise.
  • Un circuit monostable M17 détecte le début du signal SUT et met à zéro une bascule B7, ainsi que le circuit CFA par zon entrée RAZ.
  • Un circuit de décodage CD, après avoir reçu et reconnu son adresse sur le bus d'adresses A ainsi qu'un signal de validation V, autorise le chargement du circuit CFA par les mots de la table de sortie qui se présentent alors successivement sur le bus de données D.
  • Une fois chargé le circuit CFA présente en sortie le premier mot de la table et provoque le basculement de la bascule B7 au moyen d'un signal P (prêt). Ce basculement déclenche un circuit monostable M27 qui fournit une première impulsion 1. Celle-ci provoque entre autres le chargement du décompteur par le premier mot de la table.
  • Le fonctionnement de ces circuits se poursuit jusqu'à épuisement des mots contenus dans le circuit CFA, et recommence pour la trame suivante après un nouveau chargement de ce dernier circuit.
  • Le générateur de traçantes GT, représenté sur la figure 6, reçoit les signaux I, DE, PDC, et L fournis par les circuits d'interface de la figure 5, ainsi que le signal SC fourni par le circuit GSC. Il fournit lui-même le signal TV aux deux mélangeurs M1 et M2 (figure 2), ainsi qu'un signal CB au calculateur CN. Il comprend principalement un convertisseur numérique-analogique classique CNA, qui reçoit la luminance L et fournit, sur commande d'une impulsion 13, l'impulsion TV, d'amplitude proportionnelle à la valeur L et de durée égale à celle de l'impulsion 13. Ce convertisseur peut être forcé, soit par le signal CB, qui impose une amplitude maximum pour l'impulsion TV, soit par un signal Ex, qui supprime l'impulsion TV. Un circuit CI, suivant un procédé classique en incrustation, transforme le signal de cible SC en un signal de clé CC.
  • En l'absence d'impact (DE-0 ou CC=0), l'impulsion 13 est constituée par une impulsion Il qui est fournie par un circuit monostable M1 déclenché par l'impulsion I et qui traverse une porte OU P1.
  • En cas d'impact (DE=1 et CC=1), la durée de l'impulsion 13 est augmentée. Celle-ci est alors formée grâce à la porte P1 par la combinaison de deux impulsions consécutives, l'impulsion 11 et une impulsion t2 fournie par un circuit monostable M2. Sa durée est égale à la somme de celles de ces deux impulsions. Le circuit M2 est déclenché par un signal fourni par une porte ET P4 et qui résulte de la présence simultanée de l'impulsion 11 et des signaux DE et CC.
  • De plus, en cas d'impact, le convertisseur CNA est forcé (luminance maximum), par un signal CB fourni par une porte ET P2, qui est commandée simultanément par l'impulsion 13 et par les signaux CC et DE. Ce signal CB est également envoyé au calculateur CN qui annule la luminosité de la traçante après le coup au but.
  • Lorsque la traçante est cachée par la cible (PDC=1 et CC=1), le convertisseur est inhibé par le signal Ex. Celui-ci est fourni par une porte ET P3 et résulte de la présence des signaux PDC et CC égaux simultanément à 1.
  • Le générateur de point de visée GV est réalisée suivant les techniques classiques des générateurs de symbole. Il reçoit les coordonnées Xv et Yv du point de visée et fournit le signal PV de point de visée.

Claims (7)

1. Simulateur de tir au canon de petit calibre sur cibles simulées, destiné à être monté sur un canon muni d'un viseur et de commandes permettant de le pointer et de déclencher un tir fictif, du type comprenant:
-un ensemble de capteurs (CP) fixés sur le canon pour fournir des signaux déterminant l'orientation de ce canon;
-un capteur (T) fixé sur la commande de tir pour fournis un signal indiquant les tants de tir;
-un premier moniteur (M01) couplé au viseur (V) par des moyens optiques (C, M) pour introduire dans ce viseur l'image d'une cible simulée, une image de traçantes, une image de point de visée;
-un magnétoscope (MA) pour lire une bande magnétique sur laquelle est enregistré un signal vidéo représentant une cible située au centre des images et dont la grandeur et l'attitude évoluent en fonction d'une trajectoire simulée déterminée, et des données numériques enregistrées dans les intervalles de suppression trame du signal vidéo et représentant les coordonnées de la cible;
-un pupitre de commande (PC) comprenant un deuxième moniteur (M02) pour afficher la même image que le premier moniteur et un indicateur de cible, et des commandes pour sélectionner les modes de fonctionnement;
-un ensemble électronique (EE) pour recevoir les signaux des capteurs d'orientation (CP) et de tir (T), du magnétoscope (MA), et du pupitre de commande (PC), et pour élaborer des signaux représentant lesdites images et un signal de synchronisation mélangé à destination des deux moniteurs (M01, M02), caractérisé en ce que ledit ensemble électronique (EE) contient des moyens pour élaborer une image du sol représenté par des zones de luminance distincte dont les limites simulent des lignes d'horizon, que ledit premier moniteur (M01) introduit de plus dans le viseur lesdites lignes d'horizon, et en ce que les données numériques enregistrées sur la bande magnétique contiennent en outre les coordonnées du point de visée sur lequel le tireur doit amener la cible simulée par orientation du canon, l'ensemble électronique comportant des moyens pour engendrer, à partir desdites coordonnées, le signal d'image dudit point de visée.
2. Simulateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque ligne d'horizon est obtenue à partir de données numériques de valeurs proportionnelles aux angles de site d'un grand nombre de points permettant de représenter une ligne d'apparence réelle et par le fait que lesdites données numériques sont stockées dans des mémoires (M1, M2) à des addresses disposés dans un ordre identique à celui des points de la ligne d'horizon.
3. Simulateur selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ensemble électronique (EE) comprend:
-un calculateur numérique (CN) pour recevoir les signaux des capteurs d'orientation (CP) et de tir (T), les signaux de commande du pupitre de commande (PC, les données numériques, et des signaux de synchronisation fixe, et pour élaborer des signaux de décalage de l'image de cible et de génération de traçantes, d'horizon, de point de visée et de localisation;
-un extracteur de données numériques (EDN) pour extraire les données numériques du signal vidéo destinées au calculateur; -un sous-ensemble de synchronisation fixe (SYF) pour extraire les impulsions de synchronisation fixe du signal vidéo;
-un sous-ensemble de synchronisation décalée (SYD) pour générer, à partir des signaux de décalage de l'image de cible et des impulsions de synchronisation, des signaux de synchronisation décalée qui permettent de déplacer l'image de la cible sur les moniteurs en fonction de sa trajectoire simulée et de l'orientation du canon;
-un sous-ensemble de synchronisation mélangée (SMD) pour générer, à partir des signaux de synchronisation décalée, le signal de synchronisation mélangée destiné aux moniteurs et regroupant les impulsions de synchronisation trame et lignes;
-un générateur de signal de cible (GSC) pour supprimer dans le signal vidéo les intervalles de suppression trame et lignes et les remplacer par le niveau de gris du fond du signal vidéo;
-un générateur d'horizon (GH) pour élaborer, à partir du signal de génération d'horizon, un signal d'horizon;
-un générateur de tracantes (GT) pour élaborer, à partir du signal de génération de traçantes, un signal de traçantes;
-un générateur de point de visée (GV) pour élaborer, à partir du signal de génération de point de visée, un signal de visée;
-un générateur de localisation (GI) pour élaborer, à partir du signal de génération de localisation, un signal de localisation;
-un premier mélangeur (M1) pour recevoir les signaux de cible, d'horizon, de traçantes, et, par l'intermédiare d'une porte (P) ouverte par le calculateur, le signal de visée, et délivrer le signal d'image du premier moniteur (M01 );
-un deuxième mélangeur (M2) pour recevoir les signaux de cible, d'horizon, de traçantes, de visée, et de localisation, et délivrer le signal d'image du deuxième moniteur (M02).
4. Simulateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le générateur d'horizon (GH) comprend:
-une mémoire tampon (MT) pour recevoir du calculateur (CN) une adresse initiale correspondant à l'angle de rotation du canon;
-un compteur (CO) initialisé par le contenu de la mémoire tampon et comptant un signal dont la fréquence est égale au nombre N de points représentatifs d'une ligne d'une image;
-un circuit de commande pour recevoir les signaux de synchronisation décalée et commander le chargement de la mémoire tampon et l'initialisation du compteur avant la première de chaque trame;
-au moins une mémoire (M1) contenant les N valeurs des sites des N points représentant une ligne d'horizon, cette mémoire étant lue sous la commande du compteur (CO);
-au moins un convertisseur numérique/analogique (C1), pour convertir les valeurs numériques lues dans la mémoire (M1), en un signal analogique;
-des moyens (GD, DSL) pour générer à partir d'un signal de mesure de l'inclinaison de l'horizon
(F), et du signal de synchronisation ligne décalé (SLD), un signal de dévers en dent de scie symétrique (13) destiné à provoquer l'inclaison de la ligne d'horizon;
-au moins un additionneur (AD1) pour faire la somme du signal analogique du convertisseur numérique/analogique (AD1), du signal de dévers (13), et d'un signal de site (EH) destiné à décaler en hauteur la ligne d'horizon;
-un générateur de dent de scie (DST) à la frequence du signal de synchronisation de trame décalé (STD);
-au moins un comparateur (CP1) pour comparer les signaux de sortie de l'additionneur (AD1 ) et du générateur de dent de scie (DST), et délivrer un signal binaire indiquant le résultat de cette comparaison;
-une porte (P) pour sélectionner l'une au moins de deux sources de tension déterminées (LU) correspondant à deux luminances distinctes de l'écran, sous la commande du signal binaire du comarateur, et délivrer le signal d'horizon.
5. Simulateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de génération (GD, DSL) du signal de dévers comprennent:
-un générateur de tents de scie (DSC) à la fréquence du signal de synchronisation de ligne décalé (SLD);
-un premier multiplieur (MP1) pour multiplier cette dent de scie par une tension constante (Vc) et délivrer une dent de scie positive;
-un premier amplificateur (A1) pour multiplier par un coefficient déterminé (h) le signal de mesure de l'inclaison de l'horizon (F);
-un premier additionneur (AD5) pour additionner le signal de sortie du premier amplificateur et la tension constante (Vc);
-un deuxième multiplieur (MN) pour multiplier la dent de scie du générateur par le signal de sortie du premier additionneur, et délivrer une dent de scie négative;
-un deuxième additionneur (AD2) pour additionner les dents de scie positive et négative;
-un bloqueur (BL) pour mémoriser le niveau maximum du signal de sortie du deuxième additionneur;
-un deuxième amplificateur (A2) pour multiplier par un coefficient -1/2 le niveau mémorisé dans le bloqueur;
-un troisième additionneur (AD3) pour additionner les signaux de sortie du deuxième additionneur et du deuxième amplificateur et délivrer le signal de dévers (13).
6. Simulateur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des circuits d'interface entre le calculateur numérique (CN) et le générateur de traçantes (GT), qui comprennent:
-un circuit de décodage (CD) relié au bus d'adresse et à une connexion de validation;
-un circuit de file d'attente (CFA) relié au bus de données et chargé par celui-ci sous la commande du circuit de décodage;
-une bascule (B7) positionnée par le circuit de file d'attente quand il est chargé;
-une monostable (M27) déclenchée par la bascule;
-une première porte OU (P27) connectée en entrée à la monostable et qui délivre des impulsions de chargement (I);
-un décompteur (DCT) chargé par le circuit de file d'attente sous la commande des impulsions de chargement;
-un détecteur de zéro (DZ) qui détecte la fin du décomptage et dont la sortie est reliée à une entrée de la première porte OU;
-un premier registre (R1) chargé par le circuit de file d'attente sous la commande des impulsions de chargement;
-un deuxième registre (R2) chargé par le premier registre sous la commande des impulsions de chargement et qui présente en sortie les données (DE, PCD, L) nécessaires à la commande du générateur de traçantes;
-une horloge (H) commandée par le signal de synchronisation de ligne décalé, ou inhibée par un signal provenant du premier registre;
-une deuxième porte OU (P17) recevant le signal de l'horloge et le signal de synchronisation de ligne décalé et commandant le décomptage du décompteur;
-une deuxième monostable (M17) déclenchée par le signal de synchronisation de trame décalé pour repositionner la bascule et remettre à zéro le circuit de file d'attente.
7. Simulateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le générateur de traçantes comprend:
-une première monostable (M1) déclenchée par les impulsions de chargement;
-un convertisseur d'incrustation (CI) qui reçoit le signal de cible et délivre un signal de clé;
-une première porte ET (P4) qui reçoit le signal de sortie de la première monostable, le signal de clé, et un signal d'impact (DE);
-une deuxième monostable (M2) déclenchée par la première porte ET;
-une porte OU (P1) connectée en sortie des deux monostables:
-une deuxième porte ET (P2) qui reçoit le signal de clé, le signal d'impact et le signal de sortie de la porte OU;
-une troisième porte ET (P3) qui reçoit le signal de clé et un signal d'occultation par la cible (PDC);
-un convertisseur numérique/analogique (CNA) qui reçoit un signal numérique de luminance de la traçante (L), est validé par le signal de sortie de la porte OU, est forcé au maximum par le signal de sortie de la deuxième porte ET, est inhibé par le signal de sortie de la troisième porte ET, et délivre le signal de traçante.
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