EP0694752B1 - Procédé de visualisation de la direction d'observation d'un objet et appareil pour la mise en oeuvre du procédé - Google Patents

Procédé de visualisation de la direction d'observation d'un objet et appareil pour la mise en oeuvre du procédé Download PDF

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EP0694752B1 EP95402120A EP95402120A EP0694752B1 EP 0694752 B1 EP0694752 B1 EP 0694752B1 EP 95402120 A EP95402120 A EP 95402120A EP 95402120 A EP95402120 A EP 95402120A EP 0694752 B1 EP0694752 B1 EP 0694752B1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/14—Indirect aiming means

Definitions

  • Objective designation provides a weapon system with information allowing to point the weapon in the direction of a target, or target.
  • a target designation system includes means for detection to monitor a determined volume of space and to detect the direction of any radiation from a target, in order to provide to the weapon system the relative direction information of the objective.
  • the invention relates to a method of displaying this direction and to a apparatus for carrying out the method.
  • the invention relates to a display method, on a two-dimensional view of the direction observation of an object of a scene observed by a system of designation of objective which determines it, in relation to a position of reference, an azimuth angle and a site angle, process in which transfer the azimuth angle in one direction onto the display means corresponding from a representation of the reference position, characterized by the fact that the elevation angle is reported in the form of a representation of the object in the direction of the azimuth angle and at a distance, from the representation of the reference position, function of the elevation angle.
  • the invention also relates to a display device for setting up work of the method of the invention, comprising means of visualization arranged to report, from a representation of a reference position, an azimuth angle of an observed object, characterized by the fact that it includes calculation means arranged to determine, depending on a value for the site angle of the object, a distance between a representation of the object and the representation of the position of reference and to order accordingly the means of visualization.
  • a target designation system 1 is associated with a weapon system 11, here of anti-aircraft defense, having surface-to-air missiles and deported compared to the objective designation system 1.
  • the two systems 1, 11 are connected by a data link 20.
  • the positions of the two systems 1, 11 are known and their position relative is stored in a memory 13 belonging to a computer 12 connected to link 20 and located, in this example, in the weapon system 11.
  • the objective designation system 1 comprises a passive detector 2, here infrared, which is in this example driven by a device for scan 3 around a vertical axis to monitor, in all azimuth directions, a volume of space surrounding the system 1 of objective designation. This volume is here limited to a range of angles of six degree site.
  • the detection signal at the output of detector 2, associated with a signal representative of the corresponding angular position of the scanning device 3, are supplied to a computer 4 which determines the direction 10 of a detected objective 31, here an airplane, expressed in elevation angle and azimuth angle, relative to a reference linked to the objective designation system 1.
  • the right direction 10 of objective 31 corresponds, within the limit of the range 32 of the detector 2, to a set of possible positions of objective 31.
  • a digital signal 5 of data representative of the direction 10 of the objective 31 is emitted on the link 20 by the computer 4 at destination of the computer 12 of the weapon system 11.
  • the computer 12 determines then by triangulation, by means of the relative position memorized in memory 13, a set of possible positions of objective 31, (segment 33, between detector 2 and point 32), in a reference linked to the weapon system 11 and calculates corresponding firing directions going through these possible positions 33 and the weapon system 11, and the weapon system 11 scans these firing directions (30, 30A) under the control of computer 12.
  • the latter could also have been arranged in the lens designation system 1 and control scanning at through link 20.
  • the weapon system 11 proceeds to scanning in a plane containing the direction of objective 10.
  • the weapon system 11 has, as here, missiles
  • it can be expected to be launched in one of the firing directions and that a missile self-director scans to acquire the image of the lens.
  • the shooting can also be carried out after acquisition of goal 31 by the self-director.
  • the triangle formed by the detector 2 the system weapon 11 and objective 31 is then defined and weapon system 11 can determine its distance to objective 31 in order to compare it with its range of fire and provide a corresponding indication to a system operator.
  • the weapon system has no detector, it suitable as it fires ammunition in all directions firing possibilities indicated above.
  • the objective designation system 1 comprises a console 6 of display associated with a computer 7 receiving, from the computer 4, the digital signal 5 of the site angle and azimuth of the objective 31.
  • the computer 7 converts digital signal 5 to analog signal video symbolically representing objective 31. It can be expected that this symbolic representation depends on the values of the angles azimuth and site.
  • the video signal is applied to a 7V circuit of video command to be inserted into a video signal scanning a whole screen 8 of the console 6.
  • the computer 7 also supplies circuit 7V with controls for positioning the image 41 of the lens 31 on the screen 8, which are a function of the values 5 of the azimuth and elevation angles.
  • the objective designation system 1 is shown at the central point of screen 8 and a crown 9 centered on this point is planned to receive the symbolic representation 41 of objective 31.
  • a deflector circuit of circuit 7V is controlled from the commands of positioning of the computer 7, that is to say as a function of the angles azimuth and site, to deflect the scanning beam from the screen 8 in such a way that the symbolic representation 41 is carried, by relative to the center of screen 8, in the direction of azimuth detected and that this symbolic representation 41 is more or less close to the edge internal of crown 9 depending on whether the angle of elevation detected is more or less close to the lower value of its detection range.
  • Objectives whose distance to objective designation system 1 is known approximately are also identified in polar coordinates (distance, azimuth) in the circle surrounded by the crown 9, on which are reported, around position 40 of the designation system 1 objective, the positions of several weapon systems, here four, the area covered 44-47 by each of these, as well as the only points landscape features.
  • the objective designation system can determine, by successive measurements, a speed and an acceleration of the objective 31, the system operator can choose to activate the defense missile on better placed to intercept objective 31.
  • the estimated trajectory 42 followed by this one and its estimated velocity vector 43 are also represented associated with its image 41.

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Description

La désignation d'objectif permet de fournir à un système d'arme des informations permettant de pointer l'arme dans la direction d'un objectif, ou cible. Un système de désignation d'objectif comporte des moyens de détection pour surveiller un volume d'espace déterminé et pour détecter la direction de tout rayonnement provenant d'un objectif, afin de fournir au système d'arme l'information de direction relative de l'objectif.
L'invention concerne un procédé de visualisation de cette direction et un appareil pour la mise en oeuvre du procédé.
Plus précisément, l'invention concerne un procédé de visualisation, sur un moyen de visualisation à deux dimensions, de la direction d'observation d'un objet d'une scène observée par un système de désignation d'objectif qui en détermine, par rapport à une position de référence, un angle d'azimut et un angle de site, procédé dans lequel on reporte sur le moyen de visualisation l'angle d'azimut selon une direction correspondante à partir d'une représentation de la position de référence, caractérisé par le fait qu'on reporte l'angle de site sous la forme d'une représentation de l'objet selon la direction de l'angle d'azimut et à une distance, depuis la représentation de la position de référence, fonction de l'angle de site.
L'invention concerne aussi un appareil de visualisation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, comportant des moyens de visualisation agencés pour reporter, à partir d'une représentation d'une position de référence, un angle d'azimut d'un objet observé, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de calcul agencés pour déterminer, en fonction d'une valeur d'angle de site de l'objet, une distance entre une représentation de l'objet et la représentation de la position de référence et pour commander en conséquence les moyens de visualisation.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée de l'ensemble d'un système de désignation d'objectif et d'un système d'arme mettant en oeuvre le procédé de l'invention, représentés schématiquement sur la figure unique du dessin annexé.
Un système 1 de désignation d'objectif est associé à un système d'arme 11, ici de défense anti-aérienne, disposant de missiles sol-air et déporté par rapport au système 1 de désignation d'objectif. Les deux systèmes 1, 11 sont reliés par une liaison de données 20. Les positions géographiques des deux systèmes 1, 11 sont connues et leur position relative est mémorisée dans une mémoire 13 appartenant à un calculateur 12 relié à la liaison 20 et situé, dans cet exemple, dans le système d'arme 11.
Le système 1 de désignation d'objectif comporte un détecteur passif 2, ici infrarouge, qui est dans cet exemple entraíné par un dispositif de balayage 3 autour d'un axe vertical pour surveiller, dans toutes les directions d'azimut, un volume d'espace entourant le système 1 de désignation d'objectif. Ce volume est ici limité à une plage d'angles de site de six degrés. Le signal de détection en sortie du détecteur 2, associé à un signal représentatif de la position angulaire correspondante du dispositif de balayage 3, sont fournis à un calculateur 4 qui en détermine la direction 10 d'un objectif détecté 31, ici un avion, exprimée en angle de site et angle d'azimut, par rapport à un repère lié au système 1 de désignation d'objectif.
En l'absence d'estimation de distance entre le système 1 de désignation d'objectif et l'objectif 31, la droite 10 de direction de l'objectif 31 correspond, dans la limite de la portée 32 du détecteur 2, à un ensemble de positions possibles de l'objectif 31.
Un signal numérique 5 de données représentatives de la direction 10 de l'objectif 31 est émis sur la liaison 20 par le calculateur 4 à destination du calculateur 12 du système d'arme 11. Le calculateur 12 en détermine alors par triangulation, au moyen de la position relative mémorisée dans la mémoire 13, un ensemble de positions possibles de l'objectif 31, (segment 33, entre le détecteur 2 et le point 32), dans un repère lié au système d'arme 11 et en calcule des directions de tir correspondantes passant par ces positions possibles 33 et le système d'arme 11, et le système d'arme 11 balaye ces directions de tir (30, 30A) sous la commande du calculateur 12. Ce dernier aurait aussi pu être disposé dans le système 1 de désignation d'objectif et commander le balayage à travers la liaison 20.
Pour simplifier le balayage ci-dessus, le système d'arme 11 procède au balayage dans un plan contenant la direction d'objectif 10.
Dans cet exemple, afin de limiter l'ampleur du balayage du système d'arme 11, on restreint l'ensemble des positions possibles 33 de l'objectif 31 en estimant la distance D, du détecteur 2 à l'objectif 31, d'après l'amplitude mesurée du signal de détection du détecteur 2 et de sa variation au cours du temps. Le spectre de ce signal ainsi que les conditions de propagation atmosphérique permettent aussi d'estimer la distance de l'objectif 31 au système 1 de désignation d'objectif. De même, la détermination, au moyen du détecteur 2, de l'angle de présentation de l'avion 31 et de son type permet, au moyen de tables de correspondance, d'estimer l'énergie rayonnée vers le détecteur 2 et, par comparaison avec celle reçue, de déterminer approximativement la distance D recherchée. Cette estimation de distance D est ici effectuée par le calculateur 4 et transmise au calculateur 12. Ce dernier aurait pu effectuer cette estimation lui-même, à partir du signal du détecteur 2, émis sous une forme appropriée sur la liaison 20.
Dans le cas où le système d'arme 11 dispose, comme ici, de missiles, il peut être prévu qu'ils soient lancés selon l'une des directions de tir et qu'un auto-directeur de missile effectue le balayage pour acquérir l'image de l'objectif. Le tir peut aussi être effectué après acquisition de l'objectif 31 par l'auto-directeur.
Dans le cas où la distance D est estimée ou lorsque l'auto-directeur "accroche" l'objectif 31, le triangle formé par le détecteur 2, le système d'arme 11 et l'objectif 31 est alors défini et le système d'arme 11 peut déterminer sa distance à l'objectif 31 afin de la comparer à sa portée de tir et fournir une indication correspondante à un exploitant du système.
Dans le cas où le système d'arme ne comporte aucun détecteur, il convient alors qu'il tire des munitions dans toutes les directions possibles de tir indiquées ci-dessus.
Pour faciliter l'exploitation de l'ensemble des systèmes 1, 11, et en particulier s'il est prévu plusieurs systèmes d'arme entourant à distance le système 1 de désignation d'objectif, ce dernier comporte une console 6 de visualisation associée à un calculateur 7 recevant, du calculateur 4, le signal numérique 5 d'angle de site et d'azimut de l'objectif 31. Le calculateur 7 convertit le signal numérique 5 en un signal analogique vidéo représentant symboliquement l'objectif 31. Il peut être prévu que cette représentation symbolique dépende des valeurs des angles d'azimut et de site. Le signal vidéo est appliqué à un circuit 7V de commande vidéo pour être inséré dans un signal vidéo balayant tout un écran 8 de la console 6. Le calculateur 7 fournit aussi, au circuit 7V, des commandes de positionnement de l'image 41 de l'objectif 31 sur l'écran 8, qui sont fonction des valeurs 5 des angles d'azimut et de site.
Dans cet exemple, le système 1 de désignation d'objectif est représenté au point central de l'écran 8 et une couronne 9 centrée sur ce point est prévue pour recevoir la représentation symbolique 41 de l'objectif 31. Un circuit déflecteur du circuit 7V est commandé à partir des commandes de positionnement du calculateur 7, c'est-à-dire en fonction des angles d'azimut et de site, afin de dévier le faisceau de balayage de l'écran 8 de telle manière que la représentation symbolique 41 soit portée, par rapport au centre de l'écran 8, dans la direction d'azimut détectée et que cette représentation symbolique 41 soit plus ou moins proche du bord interne de la couronne 9 selon que l'angle de site détecté est plus ou moins proche de la valeur inférieure de sa plage de détection.
Les objectifs dont la distance au système 1 de désignation d'objectif est connue approximativement sont aussi repérés en coordonnées polaires (distance, azimut) dans le cercle entouré par la couronne 9, sur lequel sont reportées, autour de la position 40 du système 1 de désignation d'objectif, les positions de plusieurs systèmes d'arme, ici quatre, la zone couverte 44-47 par chacun de ceux-ci, ainsi que les seuls points caractéristiques du paysage.
Comme le système de désignation d'objectif peut déterminer, par des mesures successives, une vitesse et une accélération de l'objectif 31, l'exploitant du système peut choisir d'activer le missile de défense le mieux placé pour intercepter l'objectif 31. La trajectoire estimée 42 suivie par celui-ci et son vecteur vitesse estimé 43 sont aussi représentés associés à son image 41.

Claims (6)

  1. Procédé de visualisation, sur un moyen de visualisation à deux dimensions (6), de la direction d'observation d'un objet (31) d'une scène observée par un système de désignation d'objectif (1) qui en détermine, par rapport à une position de référence, un angle d'azimut et un angle de site, procédé dans lequel on reporte sur le moyen de visualisation (6) l'angle d'azimut selon une direction correspondante à partir d'une représentation de la position de référence, caractérisé par le fait qu'on reporte l'angle de site sous la forme d'une représentation de l'objet (31) selon la direction de l'angle d'azimut et à une distance, depuis la représentation de la position de référence, fonction de l'angle de site.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, ayant déterminé la distance entre la position de référence et l'objet (31), on reporte ladite distance, selon la direction d'azimut, dans une zone de visualisation limitée par un bandeau (9) réservé à la représentation des angles de site.
  3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel on estime la vitesse de l'objet (31) et on associe à sa représentation un vecteur vitesse correspondant.
  4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel on détermine la trajectoire de l'objet (31) et on la visualise.
  5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel on visualise la position du système de désignation d'objectif (1), la position d'au moins un système d'arme (11) et de sa zone d'action et éventuellement des points caractéristiques du paysage.
  6. Appareil de visualisation pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, comportant des moyens de visualisation (6, 8) agencés pour reporter, à partir d'une représentation d'une position de référence, un angle d'azimut d'un objet observé (31), caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de calcul (7) agencés pour déterminer, en fonction d'une valeur d'angle de site de l'objet (31), une distance entre une représentation (41) de l'objet (31) et la représentation de la position de référence et pour commander en conséquence les moyens de visualisation (6, 8).
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