EP0152357A2

EP0152357A2 - Method and apparatus for gunnery training, especially for infrared gunnery

Info

Publication number: EP0152357A2
Application number: EP85400266A
Authority: EP
Inventors: Jean Claude Allard; Gérard Delest; Christian Saunier
Original assignee: Giravions Dorand Dite Ste
Current assignee: Giravions Dorand Dite Ste
Priority date: 1984-02-16
Filing date: 1985-02-15
Publication date: 1985-08-21
Also published as: EP0152357A3; FR2559890B1; FR2559890A1; EP0152357B1; ATE41230T1; DE3568632D1

Abstract

1. A method of gunnery training for training on a weapon system equipped with a heat camera and including the following stages : - an image record is effected which includes at least one target, by taking photographs by infrared radiation by means of the said camera ; - the said record is displayed before a model operator controlling a model aiming and/or piloting against the said target ; - from the characteristics of the said model aiming and/or piloting a data record is effected on one and the same support as the said image record ; then - the said image record is displayed before a pupil gunner by means of a firing simulator which evaluates the results of a simulated firing then carried out by the pupil by comparison with the said recorded data.

Description

L'invention concerne les procédés et dispositifs qui peuvent être mis à la disposition d'instructeurs pour entraîner des tireurs élèves au maniement d'armes diverses en évitant de consommer les projectiles correspondants et de détruire réellement les cibles. Elle s'intéresse plus spécialement à l'entraînement des tireurs sur des systèmes d'armes équipés de caméras dites thermiques, fonctionnant en rayonnement infrarouge, qui sont destinés à être utilisés pour des opérations de nuit.The invention relates to methods and devices which can be made available to instructors for training student shooters to handle various weapons while avoiding consuming the corresponding projectiles and actually destroying the targets. She is more particularly interested in training shooters on weapons systems equipped with thermal cameras, operating in infrared radiation, which are intended to be used for night operations.

On connaît en effet déjà de nombreuses techniques de simulation de tir, qui visent toutes à permettre une évaluation des résultats d'un tir effectué par un tireur élève, en passant par une comparaison avec un tir idéal, qui peut être caractérisé suivant les cas, soit par la position effective de la cible, soit par la trajectoire que devrait avoir le _'projectile pour atteindre finalement la cible. Parmi les dispositifs existants, on en connaît qui sont plus particulièrement adaptés à des projectiles balistiques ou à des missiles, téléguidés ou non, de même que l'on a proposé divers modes de visualisation des résultats du tir, dont ceux notamment qui permettent de faire apparaître sur une image visualisée devant l'élève, à la fois la position de la cible visée et la position de l'impact correspondant au tir simulé effectué. On sait aussi faire appel à des reproductions photographiques ou à des enregistrements d'images vidéo pour faire apparaître à la vue du tireur un paysage sur lequel se trouve la cible à viser, en position fixe ou mobile, intégrée dans le paysage ou superposée avec lui.Many shooting simulation techniques are already known, all of which aim to allow an evaluation of the results of a shot made by a student shooter, by way of a comparison with an ideal shot, which can be characterized according to the cases, either by the effective position of the target, or by the trajectory that the _' projectile should have to finally reach the target. Among the existing devices, we know of which are more particularly adapted to ballistic projectiles or to missiles, remote-controlled or not, just as various modes of visualization of the results of the firing have been proposed, including those which allow to make appear on an image displayed in front of the student, both the position of the target and the position of the impact corresponding to the simulated shot made. We also know how to use photographic reproductions or video image recordings to make visible to the shooter a landscape on which is the target to be aimed, in a fixed or mobile position, integrated into the landscape or superimposed with it .

Malgré la grande variété des solutions qui ont été ainsi proposées, et pour la plupart, mises en pratique, on ne s'est jamais soucié à ce jour de les adapter aux problèmes spécifiques que pose la visée sur une image thermique par rapport à une observation en lumière visible. La spécificité des images thermiques, observées sous rayonnement infrarouge, est de deux ordres. D'une part, savoir tirer sur de telles images demande un apprentissage spécial, car elles ne ressemblent guère aux images des mêmes objets vues en lumière du jour. D'autre part, il est souhaitable de préserver le secret qui entoure cet apprentissage, les instructeurs n'entendant pas divulguer à d'autres qu'aux élèves, les critères d'après lesquels ils reconnaissent la nature des cibles et déterminent leurs points vulnérables. Il fallait donc éviter que les instructeurs aient à communiquer ces éléments aux fournisseurs du matériel.Despite the wide variety of solutions that have been proposed, and for the most part, implemented tick, we have never worried to date to adapt them to the specific problems posed by the aiming on a thermal image compared to an observation in visible light. The specificity of thermal images, observed under infrared radiation, is twofold. On the one hand, knowing how to shoot such images requires special learning, because they hardly resemble images of the same objects seen in daylight. On the other hand, it is desirable to preserve the secrecy surrounding this learning, the instructors not intending to disclose to others than to the students, the criteria according to which they recognize the nature of the targets and determine their vulnerable points. . It was therefore necessary to avoid instructors having to communicate these elements to the equipment suppliers.

L'invention permet de répondre aux besoins ci-dessus grâce à un procédé d'entraînement au tir, notamment pour l'entraînement sur un système d'arme équipé d'une caméra thermique, caractérisé en ce que l'on réalise un enregistrement d'images comportant au moins une cible, par prise de vues par caméra, notamment au moyen d'une caméra fonctionnant en rayonnement infrarouge, on visualise ledit enregistrement devant un opérateur modèle commandant un pointage et/ou pilotage sur ladite cible, on réalise un enregistrement de données à partir des caractéristiques du pointage et/ou pilotage de l'opérateur modèle, sur un même support magnétique ou optique que ledit enregistrement d'images, puis on visualise ledit enregistrement d'images devant un tireur élève au moyen d'un simulateur de tir évaluant les résultats d'un tir simulé effectué alors par l'élève par comparaison avec lesdites données enregistrées.The invention makes it possible to meet the above needs thanks to a shooting training method, in particular for training on a weapon system equipped with a thermal camera, characterized in that a recording of images comprising at least one target, by taking pictures by camera, in particular by means of a camera operating in infrared radiation, said recording is viewed before a model operator controlling a pointing and / or piloting on said target, a recording is made of data from the pointing and / or piloting characteristics of the model operator, on the same magnetic or optical medium as said image recording, then said image recording is viewed in front of a student shooter by means of a simulator of shooting evaluating the results of a simulated shot then made by the student by comparison with said recorded data.

Dans un mode de mise en oeuvre préféré suivant l'invention, on procède à une vérification par visualisation devant l'opérateur modèle de l'enregistrement d'images en même temps que du résultat du pointage et/ou pilotage modèle élaboré par le simulateur à partir desdites données enregistrées.In a preferred embodiment according to the invention, a verification is carried out by visualization in front of the model operator of the recording of images at the same time as the result of the pointing and / or piloting of the model developed by the simulator at from say recorded data.

L'invention a aussi pour objet un dispositif d'entraînement au tir pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, qui est essentiellement constitué par un simulateur de tir à calculateur électronique associé à des moyens pour visualiser ledit enregistrement d'images et réaliser ledit enregistrement de données.The invention also relates to a shooting training device for implementing the above method, which essentially consists of a shooting simulator with an electronic computer associated with means for viewing said recording of images and performing said data record.

On décrira maintenant plus en détails une forme de réalisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple et qu'elle n'est nullement limitative. Sa description est illustrée par les dessins annexés, dans lesquels :

- la figure 1 illustre schématiquement la conception essentielle d'un dispositif d'entraînement au tir selon l'invention ;
- la figure 2 illustre schématiquement la mise en oeuvre du procédé d'entraînement de tir selon l'invention dans ses différentes opérations successives.

A particular embodiment of the invention will now be described in more detail which will make it better understand the essential characteristics and the advantages, it being understood however that this embodiment is chosen by way of example and that it is by no means limiting. Its description is illustrated by the appended drawings, in which:

- Figure 1 schematically illustrates the essential design of a shooting training device according to the invention;
- Figure 2 schematically illustrates the implementation of the firing drive method according to the invention in its various successive operations.

Dans le cas particulier considéré dans cette description, le procédé et le dispositif sont supposés être utilisés, à titre d'exemple, pour l'entraînement de tireurs opérant au moyen de systèmes d'armes lanceurs de missiles, sur des cibles observées en rayonnement infrarouge, comme ce serait le cas dans des campagnes de combat de nuit.In the particular case considered in this description, the method and the device are supposed to be used, by way of example, for training shooters operating by means of missile-launching weapon systems, on targets observed in infrared radiation. , as would be the case in night combat campaigns.

Le dispositif est réalisé à partir d'un simulateur de tir, qui pour ce qui le concerne, peut être constitué de différentes manières classiques en elles- mêmes. De ses organes essentiels, on a représenté notamment le calculateur à microprocesseur 3, qui gère toutes les mesures et les commandes et effectue tous les calculs utiles pour l'évaluation des résultats d'un tir commandé par un tireur élève par comparaison avec. ce que serait le résultat d'un tir qualifié de correct dans des circonstances analogues. Ce calculateur apparaît relié à un téléviseur 2, à un magnétoscope 4 et à un poste de pilotage 1. En fait le simulateur de tir peut être alternativement connecté à deux sortes de postes de commande, à savoir d'une part celui du système d'arme (ici lance- missiles) utilisé par le tireur élève en entraînement, d'autre part le poste de pilotage 1 qui est destiné, quant à lui, à être utilisé par un opérateur modèle dans une phase préliminaire du procédé. Ce poste de pilotage comporte un manche de pointage orientable équipé de détecteurs de position qui transmettent les informations correspondantes au calculateur 3. Il comporte en outre, pour la mise en oeuvre de l'invention, un clavier manuel par lequel l'opérateur modèle peut enregistrer des informations qui sont transmises sous forme codée par le calculateur 3, au magnétoscope 4.The device is produced from a shooting simulator, which as far as it is concerned, can be constituted in different conventional ways in themselves. Of its essential organs, there is shown in particular the microprocessor computer 3, which manages all the measurements and the commands and performs all the calculations useful for the evaluation of the results of a shot controlled by a student shooter by comparison with. what would be the result of a shot qualified as correct in analogous circumstances. This computer appears connected to a television set 2, to a video recorder 4 and to a cockpit 1. In fact the shooting simulator can be alternately connected to two kinds of control stations, namely on the one hand that of the system of weapon (here missile launcher) used by the student shooter in training, on the other hand the cockpit 1 which is intended, for its part, to be used by a model operator in a preliminary phase of the process. This cockpit includes an adjustable pointing stick equipped with position detectors which transmit the corresponding information to the computer 3. It also includes, for the implementation of the invention, a manual keyboard by which the model operator can record information which is transmitted in coded form by the computer 3, to the video recorder 4.

Le magnétoscope 4 constitue un lecteur enregistreur à partir duquel on peut visualiser sur le téléviseur 2, des images provenant d'enregistrements sur support magnétique (vidéocassettes 5) et au moyen duquel on peut compléter l'enregistrement par des données transmises par le calculateur 3. Pour certaines étapes du procédé, on peut employer simultanément deux magnétoscopes, dont l'un fonctionne alors en lecture, tandis que l'autre fonctionne en enregistrement. Les vidéocassettes de type courant qui sont utilisées comportent trois pistes d'enregistrement magnétique parallèles. Dans le cadre de l'invention, la piste d'enregistrement vidéo est utilisée pour enregistrer des images de paysage comportant une cible, vues de nuit, en rayonnement infrarouge. L'une des pistes utilisées habituellement pour l'enregistrement du son peut conserver cet usage en simultanéité avec l'enregistrement d'images. Quant à la troisième piste, elle est réservée pour un enregistrement postérieur des informations codées introduites par l'opérateur modèle sur son clavier ou automatiquement suivant la commande du manche de pilotage.The video recorder 4 constitutes a recording player from which it is possible to view on the television set 2, images coming from recordings on magnetic medium (videocassettes 5) and by means of which the recording can be supplemented with data transmitted by the computer 3. For certain stages of the process, two video recorders can be used simultaneously, one of which then operates in playback, while the other operates in recording. The common type videocassettes which are used have three parallel magnetic recording tracks. In the context of the invention, the video recording track is used to record landscape images comprising a target, seen at night, in infrared radiation. One of the tracks usually used for recording sound can keep this use simultaneously with recording images. As for the third track, it is reserved for later recording of coded information entered by the model operator on his keyboard or automatically following the control of the control stick.

Conformément aux différentes étapes du procédé illustré par la figure 2, l'enregistrement d'images est effectué par prise de vues sur le terrain au moyen d'une caméra vidéo, à travers la caméra thermique du système d'arme. A l'aide de deux magnétoscopes, dont un lecteur de la cassette muni de l'enregistrement d'images et un enregistreur, on peut composer des scènes adaptées à l'instruction envisagée. On peut, par exemple, créer dans un enregistrement une succession d'images de différentes cibles de durées variables pour un entraînement à l'identification de ces cibles. On peut alternativement enregistrer une succession de scènes où apparaissent des cibles mobiles, de durées limitées, en vue d'un entraînement au pointage de l'arme sur ces cibles.In accordance with the various stages of the method illustrated in FIG. 2, the recording of images is carried out by taking photographs in the field by means of a video camera, through the thermal camera of the weapon system. Using two video recorders, including a cassette player with image recording and a recorder, scenes suitable for the intended instruction can be composed. One can, for example, create in a recording a succession of images of different targets of variable durations for a training in the identification of these targets. One can alternately record a succession of scenes where moving targets appear, of limited durations, with a view to training in aiming the weapon at these targets.

L'étape suivante du procédé met en jeu un opérateur, dit opérateur modèle, qui commande un pointage sur les cibles de l'enregistrement, pour constituer une visée de référence d'après laquelle seront ensuite évalués les tirs des élèves. En effet, le pointage de l'opérateur modèle est supposé être effectué correctement pour atteindre le centre de vulnérabilité de la cible. A l'aide du manche de pointage, l'instructeur pilote un index qui, par incrustation dans l'image vidéo, apparaît en superposition avec les images projetées sur le téléviseur qui proviennent de la lecture de la cassette enregistrée par le magnétoscope. Pendant cette étape, on peut enregistrer sur la troisième des pistes de la vidéocassette un numéro de scène en tant que référence de synchronisation au départ du tir, et l'on enregistre d'autre part, dans une mémoire tampon du calculateur, des informations introduites sur le clavier par l'instructeur, telles que la distance ou les dimensions de la cible, ainsi que les coordonnées instantanées du but à viser telles que l'opérateur les définit par son pilotage de l'index. Ces coordonnées sont enregistrées au rythme d'une fois pour chaque trame de lecture de l'image visualisée.The next step of the process involves an operator, called a model operator, who orders a pointing at the targets of the recording, to constitute a reference aim from which the shots of the pupils will then be evaluated. Indeed, the pointing of the model operator is supposed to be carried out correctly to reach the center of vulnerability of the target. With the help of the pointing stick, the instructor controls an index which, by overlaying in the video image, appears in superposition with the images projected on the television which come from the reading of the cassette recorded by the video recorder. During this stage, a scene number can be recorded on the third of the tracks of the videocassette as a synchronization reference at the start of the shot, and information entered on the other hand is stored in a buffer memory of the computer. on the keyboard by the instructor, such as the distance or the dimensions of the target, as well as the instantaneous coordinates of the goal to be aimed at as defined by the operator of the index. These coordinates are recorded at the rate of once for each reading frame of the displayed image.

, Ensuite, l'opérateur instructeur procède à une vérification lors d'une nouvelle visualisation des scènes enregistrées, au cours de laquelle on visualise également l'index par incrustation en fonction des informations extraites de la mémoire tampon. Si l'opérateur devait alors constater des erreurs, il recommencerait l'opération précédente. Lorsque l'enregistrement en mémoire tampon est reconnu correct, les informations sont lues et enregistrées sur la troisième piste de la vidéocassette, à côté de l'enregistrement d'images vidéo. Cette vidéocassette où sont enregistrées, d'une part, les images à visualiser et d'autre part, toutes les données relatives à la cible à utiliser par le calculateur, peut être recopiée autant que de besoin à l'aide de deux magnétoscopes reliés par un régénérateur de synchronisation., Then, the instructor operator performs a verification during a new viewing of the recorded scenes, during which the index is also displayed by overlay as a function of the information extracted from the buffer memory. If the operator then finds errors, he would repeat the previous operation. When the buffer recording is recognized as correct, the information is read and recorded on the third track of the videotape, next to the recording of video images. This videocassette where the images to be viewed are recorded, on the one hand, and all the data relating to the target to be used by the computer, on the other, can be copied as much as necessary using two video recorders linked by a synchronization regenerator.

Pour l'entraînement des élèves, on n'utilise pas le système de pilotage 1, mais seulement les organes de pilotage propres du simulateur, choisis en fonction du système d'arme simulé. Toutes les informations enregistrées sur la vidéocassette sont lues et transmises au calculateur. Celui-ci commande la visualisation de l'enregistrement d'images sur l'écran du téléviseur 2. Quant aux données relatives à la cible (pilotage de l'opérateur modèle), elles sont exploitées par le calculateur en même temps que les données relatives au pointage et au tir de l'élève. S'agissant d'un tir de missile, le simulateur fait apparaître sur l'écran, par incrustation, un réticule pilotable par l'élève et le missile simulé, dont les déplacements sont asservis à celui de l'axe de visée, selon sa fonction de transfert.For the training of the pupils, the piloting system 1 is not used, but only the piloting organs specific to the simulator, chosen according to the simulated weapon system. All the information recorded on the videotape is read and transmitted to the computer. This controls the display of the recording of images on the television screen 2. As for the data relating to the target (piloting of the model operator), they are used by the calculator at the same time as the relative data the student's pointing and shooting. In the case of a missile launch, the simulator shows on the screen, by inlay, a reticle controllable by the student and the simulated missile, whose movements are controlled by that of the line of sight, according to its transfer function.

Le résultat du tir est visualisé par le calculateur sous la forme d'une image fixe apparaissant dans le téléviseur, où sont superposés au moment de l'impact, le missile, le réticule et le centre de la cible, lequel correspond à la position de l'index piloté par l'opérateur dans la phase initiale de création des cassettes d'instruction. La comparaison entre la position du réticule de l'élève et la position du centre de la cible (lue sur la • vidéocassette) est en outre utilisée pour donner une notation au tir de l'élève. A cet effet, on détermine un "tunnel de visée" centré sur les positions successives du réticule de l'élève. La largeur de ce tunnel est affichée au préalable par un instructeur sur le pupitre de contrôle. Le calculateur détermine chaque sortie et chaque rentrée du centre de la cible à l'intérieur de ce tunnel. La notation sera par exemple établie en fonction du pourcentage de temps pendant lequel la cible reste hors du tunnel par rapport au temps total de l'exercice, c'est-à-dire à la durée de vol du missile pour atteindre la cible. En variante, on peut utiliser la comparaison entre les données du pointage de l'opérateur et celles du pointage de l'élève pour déterminer l'écart instantané entre le centre du réticule de l'élève et le centre de la cible, le comparer à une valeur de référence correspondant au rayon du tunnel ci-dessus, dénombrer les fois où l'écart est supérieur et décompter le temps où il reste ainsi supérieur à la valeur de référence.The firing result is displayed by the computer in the form of a still image appearing on the television, where the missile, the reticle and the center of the target are superimposed at the time of impact, which corresponds to the position of the index controlled by the operator in the initial phase of creating instruction cassettes. The comparison between the position of the pupil's reticle and the position of the target's center (read on the • videocassette) is also used to give a rating to the student's shooting. To this end, a "sighting tunnel" centered on the successive positions of the pupil's reticle is determined. The width of this tunnel is displayed beforehand by an instructor on the control desk. The computer determines each exit and each re-entry from the center of the target inside this tunnel. The rating will for example be established according to the percentage of time during which the target remains outside the tunnel in relation to the total time of the exercise, that is to say the duration of flight of the missile to reach the target. Alternatively, we can use the comparison between the operator score data and the student score data to determine the instantaneous difference between the center of the student's reticle and the center of the target, compare it to a reference value corresponding to the radius of the tunnel above, count the times when the difference is greater and deduct the time when it thus remains greater than the reference value.

Le résultat du tir de l'élève est en outre complété par la position du missile par rapport à la cible au moment de l'impact. Les dimensions de la cible sont lues sur la cassette; elles définissent une surface ce vulnérabilité référencée sur le centre de la cible. Le calculateur définit ainsi s'il y a but ou non, si le missible est à l'intérieur de cette surface, et donne les écarts chiffrés entre le missible et le centre de la cible.The result of the student's shot is also supplemented by the position of the missile relative to the target at the time of impact. The dimensions of the target are read on the cassette; they define a surface that vulnerability referenced on the center of the target. The computer thus defines whether there is a goal or not, whether the missile is inside this surface, and gives the quantified differences between the missible and the center of the target.

Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui ont été spécifiées dans ce qui précède ou par les détails du mode de réalisation particulier choisi pour illustrer l'invention. Toutes sortes de variantes peuvent être apportées à la réalisation particulière qui a été décrite à titre d'exemple et à ses éléments constitutifs sans sortir pour autant du cadre de l'invention. En particulier, le magnétoscope peut être remplacé, après la phase initiale de création de cassettes d'instruction, par un lecteur de vidéodisque. On· comprend donc que l'enregistrement peut être de type optique plutôt que magnétique. Par ailleurs, on pourrait prévoir que l'opérateur modèle utilise comme poste de pilotage, les mêmes organes propres du simulateur que les tireurs élèves. D'une manière générale, l'invention englobe ainsi tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons.Naturally, the invention is in no way limited by the features which have been specified in the foregoing or by the details of the particular embodiment chosen to illustrate the invention. All kinds of variants can be made to the particular embodiment which has been described by way of example and to its constituent elements without departing from the scope of the invention. In particular, the video recorder can be replaced, after the initial phase of creating instructional cassettes, by a video disc player. We understand therefore, the recording can be optical rather than magnetic. In addition, one could envisage that the model operator uses as cockpit, the same own organs of the simulator as the student shooters. In general, the invention thus encompasses all the means constituting technical equivalents of the means described as well as their combinations.

Claims

1. Method for shooting training, in particular for training on a weapon system equipped with a thermal camera, characterized in that an image recording is carried out comprising at least one target, by taking pictures in particular in infrared radiation, said recording is visualized in front of a model operator controlling a pointing and / or piloting model on said target, a recording of data is carried out on the basis of the characteristics of pointing and / or piloting model, on the same support as said recording images, then viewing said recording of images in front of a student shooter by means of a shooting simulator evaluating the results of a simulated shooting then carried out by the student by comparison with said recorded data.

2. Method according to claim 1, characterized in that a verification is carried out by visualization in front of the model operator of the recording of images at the same time as of the result of the pointing and / or piloting model developed by the simulator from said recorded data.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that in the evaluation of the results of the shooting, a difference between the aim of the student and that of the model operator is compared with a reference value.

4. Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that said image recording is of magnetic or optical type and produced from shots by video or cinematographic camera.

5. Device for implementing the method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a shooting simulator comprising electronic means (3) allowing the evaluation of the results of a simulated shooting controlled by a student by comparison with the data of a score and / or piloting controlled by a model operator, at least one reader-recorder (4) connectable to the simulator for viewing a recording of images previously carried out on a medium and for recording said data on said medium when viewed in front of the model operator and reading them when viewing in front of the student, and means (1) for controlling the recording of said data.

6. Device according to claim 5, characterized in that said recording player (4) is a video recorder, said support being of magnetic type.