EP2852810A1 - Système téléopéré de traitement de cibles - Google Patents

Système téléopéré de traitement de cibles

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Publication number
EP2852810A1
EP2852810A1 EP13719934.5A EP13719934A EP2852810A1 EP 2852810 A1 EP2852810 A1 EP 2852810A1 EP 13719934 A EP13719934 A EP 13719934A EP 2852810 A1 EP2852810 A1 EP 2852810A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
target
image
point
firing
fire
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13719934.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Philippe Levilly
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2852810A1 publication Critical patent/EP2852810A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G5/00—Elevating or traversing control systems for guns
    • F41G5/06—Elevating or traversing control systems for guns using electric means for remote control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/14—Indirect aiming means
    • F41G3/142—Indirect aiming means based on observation of a first shoot; using a simulated shoot
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/14—Indirect aiming means
    • F41G3/16—Sighting devices adapted for indirect laying of fire
    • F41G3/165—Sighting devices adapted for indirect laying of fire using a TV-monitor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/32—Devices for testing or checking
    • F41G3/323—Devices for testing or checking for checking the angle between the muzzle axis of the gun and a reference axis, e.g. the axis of the associated sighting device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G5/00—Elevating or traversing control systems for guns
    • F41G5/26—Apparatus for testing or checking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H7/00—Armoured or armed vehicles
    • F41H7/005—Unmanned ground vehicles, i.e. robotic, remote controlled or autonomous, mobile platforms carrying equipment for performing a military or police role, e.g. weapon systems or reconnaissance sensors

Definitions

  • the present invention relates to a teleoperated target processing system
  • These systems are generally based on the geo-location of a target whose coordinates are introduced into a tracking system guiding the weapon to or near the target.
  • the object of the present invention is to develop a target processing system that is particularly simple and flexible to implement and more particularly effective by the reduced number of shots to neutralize a target, which is of a reduced complexity of execution and consequently , low cost of acquisition and maintenance.
  • the present invention aims to develop a target processing system for accurately predict the projectile drop point in order to increase the probability of reaching the target.
  • the subject of the invention is a teleoperated target processing system characterized in that it comprises:
  • a shooting robot that can be multiaxis with:
  • control device keyboard / joystick to direct the trajectory line of the fire-room and control the settings of the fire-room and the firing.
  • This target processing system has the advantage of being a very simple realization since it consists of a firing robot installed in the intervention zone and a remote central unit, installed in a protected site as well as a a control screen and a control member which can be either grouped together under a portable module communicating with the central unit by radio transmission, the central unit itself communicating with the firing robot by a radio link or even a wired link.
  • radio links are encrypted to avoid external intervention on a communication.
  • the firing robot is installed either stationary on a stationary support or on a mobile machine to operate in an area of operation.
  • This firing robot is according to a self-protected feature and comprises means for self-destruct on command of the central unit, for example in case of retraction maneuver.
  • the central unit has a gap correction function consisting of:
  • the set 'robot - weapon - device optoelectronic "sighting having detourned because of the shock of the shot
  • This gap-catching function makes it possible to perform several shots on the same target, fixed, with remarkable precision since the misalignment is caught up in real time.
  • This gap-compensating function is also useful for setting shots.
  • the central unit has a function of automatically harmonizing the firewall with the target in order to converge the line of sight on the target with the average line of trajectory consisting of at :
  • This automatic harmonization function is applied in a particularly useful and efficient manner with a remarkable increase in accuracy if, in parallel and in a hidden manner, the central unit applies the gap-catching function after each shot.
  • This automatic harmonization function can be disabled.
  • the central unit has a target locking function consisting of:
  • this elementary surface constituting a characteristic mark of the target is a block of pixels
  • This target lock function can be disabled.
  • the firing robot is equipped with a self-destruct device consisting of one or more charges installed at nerve points of the firing robot to enable destruction to be commanded.
  • the teleoperated target processing system is characterized by a remarkable shooting accuracy, source of saving projectiles and reducing the wear of the fire-room.
  • the firewall may be any firewall installed on the robot, and the optoelectronic device is compatible with the functions integrated in the central unit.
  • the firing robot is equipped with electronic modules integrating computer interfaces compatible with the military vetron and which can be scalable.
  • the firing robot uses clamping interfaces with memory of adjustment, which facilitates the replacement of the weapon.
  • the digital lock function of the target makes it possible to track a target in difficult conditions, for example darkness or distance, to neutralize the target at the appropriate time.
  • the digital lock function of the target also allows the operator a shooting comfort by allowing him to continue the target in automatic mode without having to remain focused for a long time on the screen while waiting for the command to fire ( decreased visual fatigue and stress).
  • Such interventions are facilitated in particular by a multiaxis robot with articulated arms offering very great possibilities of intervention in a difficult and congested environment.
  • the robot can be equipped with a light beam generator to make a marking or a light mesh, for example for deterrence.
  • the firing robot is in fact a robotized sentinel avoiding the need to mobilize a man to ensure surveillance, especially since several robotic sentries can be managed by a single man in front of his command post and screens .
  • FIG. 1 is an overall diagram of the system according to the invention
  • FIG. 2 shows in its parts 2A-2C different steps of application of the gap-correction function according to the invention
  • FIG. parts 3A-3C different stages of application of the harmonization function of the firing system according to the invention
  • Figure 4 shows the digital lock function of the target. Description of Embodiments of the Invention
  • the subject of the invention is a teleoperated target processing system and comprises for this purpose, in a very schematically presented manner, a firing robot 1 having a foot support 2, fixedly installed or mounted on a vehicle and carrying a fire-piece 3 via a set 4 of positioning actuators 41 and very schematic sensors 42 detecting the relative position of the fire-room 3.
  • the fire-room 3 is associated with a optoelectronic aiming device 5 giving an image (I) of the target not shown in this figure.
  • a mark has been drawn, for example orthonormed (xyz) whose vertex O is situated on the trajectory line LT of the fire-piece 3 and which makes it possible to define the deposit (a) and the site ( ⁇ ) of the LT trajectory line.
  • the optoelectronic device 5 associated with the fire-piece 3 has a line of sight LV.
  • the line of trajectory LT and the line of sight LV are practically parallel and meet theoretically on the target (not represented).
  • the firing robot 1 is connected to a central unit 6, itself connected to a screen 7 and to a control device 8 such as a keyboard with or without a controller or control member of this type.
  • the central unit 6 receives the position signals S ⁇ , S ⁇ detecting the relative position of the fire-room 3 in general of the signals S ⁇ , S ⁇ representing the ⁇ -deposit and the ⁇ -site or more generally a variation of position relative to to selected landmarks, for example a variation of angle relative to the target position. The correction to be made as will be seen, is to make up for these angle variations.
  • the central unit 6 also receives instructions and commands IC to manage the actuators of the fire-room 3 and its triggering by positioning signals and firing trigger CT.
  • the display screen 7 presents the image I taken by the optoelectronic aiming device 5 integrating the reticle and the target point and combined with information useful for the treatment of the target.
  • the connection between the firing robot 1 and the central unit 6 is preferably a radio link, that is to say not materialized by cables so that the firing robot 1 can be controlled independently of its location, that is to say without the operator necessarily being close to the robot 1.
  • the operator may be covered in the area of operations with a portable control device 8 or be very far from operations in a site specially arranged with fixed installations then constituting the control device 8.
  • the trajectory line LT is the trajectory of the projectile (line representing the center of gravity of the projectile) coming out of the fire-room 3 and the line of sight LV of the optoelectronic device 5 is the direction defined by the optoelectronic reticle associated with the image. taken by the optoelectronic device 5.
  • the optoelectronic reticle is a virtual image that allows the operator to aim and that materializes the target point PV for the description of the operation of the system given below.
  • the central unit 6 has different functions for the preparation of the firing robot 1. These functions are recorded in the form of programs in the central unit 6 and they are activated automatically and / or on command of the operator from the device. 8. They are managed by the central unit 6 and the operator, from the screen 7 and the keyboard 8. These include the gap correction function, the harmonization function the fire-room 3 with its sighting system 5 and the digital lock function of the target.
  • the central processing unit 6 applies, according to the invention, a retrofit function FRE to correct the deviation produced on the firing robot 1, in this case its fire-room 3 by the shock produced by the shot.
  • This displacement results in the displacement of the optoelectronic aiming device 5 which is integral in motion with the fire-piece 3 and thus makes it possible to detect the difference between the target point before the PVO firing and the target point after the firing PV1, for reposition the LV line of sight on the original PVO point.
  • FIG. 2A shows a target surface on a wall M on which is referred to a PVO point.
  • the image I0 which is given by the optoelectronic aiming device 5 is displayed on the screen 7 (FIG. 2A).
  • the central unit 6 saves the image I0 and digitizes it.
  • the aiming point PV1 is now shifted with respect to the impact IP1 made for the projectile which is located by definition at the target point PVO.
  • the new aiming point after the shot is point PV1.
  • the image I1 of the same surface that also surrounds the target point PV1 is digitized by the central unit 6.
  • the central unit 6 compares the images I0, I1 according to Figures 2A and 2B by image processing to define the coordinates of the new point of view PVl relative to the target point PVO initial. This difference corresponds to a deposit deviation and a gap of site
  • the central unit 6 compares the images I0, I1 by applying a known method of which there are many versions available commercially. From this comparison, the central unit 6 then generates positioning signals CP1, CP2 or correction signals controlling the actuators 41 to reposition the trajectory line LT (and the line of sight LV) and align the center of the reticle with the target point PVO initially ( Figure 2C) which appears in the image 12.
  • the images I1, I2 represent the unchanged background, that is, the target area which is the reference image.
  • the image II shows only the reticle and the target point PV1 by the optoelectronic device 5 which has been displaced by the shock of the shot. This superposition of the images is possible since the image I0 is recorded and the reticle with its point of aim is a virtual image associated with the optoelectronic device 5.
  • a similar remark can be made for the corrected image I2 of FIG. 2C which combines the unchanged background image 10 of FIG. 2A with the image with the impact IP1 of FIG. 2B and the reticle in the new position. PV0 on the impact IP1 and also the position of the reticle PV1 after the shot.
  • the retrofit function FRE by image comparison according to the invention is done in a very simple and very fast way so that the weapon is ready for a new shot.
  • This new shot can be done on a point of sight other than the PVO point of view of the first shot, the PVO point on which is returned the line of sight after the catch-up FRE showing only this catch-up function.
  • This retracement retracement function FRE can be applied automatically and systematically to reposition the weapon on the target point PVO after each shot on the same target point PVO without the operator having to intervene. This function can also be disabled when needed.
  • FIG. 3 in its parts 3A-3C, schematically shows the harmonization function FH of the firing robot 1 according to the invention for aligning the line of sight LV with the line of trajectory LT on the target.
  • the harmonization function according to the invention consists in making test shots by aiming a surface, for example a wall M (FIG. 3A) at the appropriate distance and correcting the setting of the line of sight LV according to the grouping of the impacts on the target area (M).
  • the first step of the harmonization function FH applied by the central unit 6 consists in taking the image 110 of the target (FIG. 3A).
  • the image 110 is displayed on the screen 7 with the center of the reticle which is the target point PV10 by the firing robot 1.
  • the image 110 is recorded and digitized by the central unit 6.
  • the central unit 6 controls (CT) several shots, for example three shots ( Figure 3B), which gives three impacts IP11, IP12, IP13, the PO point of view being the same for the three shots.
  • the central unit 6 digitizes the image I11, of all the im- pacts at the end of this shooting phase with the environment to determine by comparison of the images I10, I11, the relative position of each impact IP11, IP12, IP13 compared to the point covered PV10 which remained the same. By calculation, the central unit 6 determines the point of grouping or average point PG which is for example the center of gravity of the impacts IP11, IP12, IP13 by its relative position relative to the target point PV10. This gives the offset of deposit and site between the target point PV 10 and the average point PG.
  • the central unit 6 then moves the target point represented by the reticle on the image of the screen 8 in the optoelectronic device 5 on the average point PG without modifying the position of the fire-piece 3 and that of its optoelectronic device 5 (image I12).
  • Harmonize the weapon consists of putting the line of sight LV of the optoelectronic device 5 on the calculated average point PG, for example the center of gravity of the three impacts.
  • the firing robot 1 is thus precisely adjusted to take into account both the particular and difficult to determine parameters of the weapon, the distance from the target and external influences of temperature, wind and the like.
  • moving the aiming point simply consists in moving the reticle electronically without physically intervening on the position or the fixation of the optoelectronic aiming device 5 and the fire-piece 3.
  • the reticle which constitutes the aid to the aim is an immaterial means that does not exist in the optoelectronic aiming device 5 but is integrated in its operation managed by the central unit 6 to define the line of sight LV.
  • the harmonization function FH assumes that the target point PV10 remains the same during the operation, which implicitly also implies the correction of the difference after each shot because this retrofit function FRE, as indicated, is a transparent operation that does not disturb or delay the normal operation of the firing robot 1.
  • the image comparison for the FRE offset adjustment function and the FH harmonization function applies an image comparison program that exists in multiple commercial versions and does not require a detailed description.
  • FIG. 4 shows the target locking function applied by the central unit 6.
  • the central unit 6 controls the scanning of an area to detect the moving target or this moving target is manually identified. by manually positioning the line of sight on the moving target.
  • the locking function is to digitize a characteristic element of the target as an elementary surface to form a characteristic mark (EL) defined by a small number of pixels surrounding the target point.
  • EL characteristic mark
  • the central unit 6 controls the tracking of the moving target by the analysis of the successive images taken at a determined frequency, in order, by comparison of an image and the following image, to determine the new position of the characteristic mark of the moving target.
  • a manual command transmitted to the central unit triggers the firing by the trigger signal CT.
  • the teleoperated target processing system described above, particularly with reference to FIG. 1, is presented in a very general manner.
  • the foot or support 2 which carries the fire-piece 3 and its optoelectronic aiming device 5 can be installed on a moving assembly and the support itself can be extensible, for example telescopic, provided with articulations to follow a path difficult deployment and set up fire room 3 in the most appropriate way. This is then controlled by its actuators to orient its trajectory line as requested.
  • the multiaxis robot has articulated arms for treating targets in inaccessible recesses and blind spots, particularly for the protection of FOB (Foward operating Base).
  • FOB Forward operating Base
  • He is a robot sentinel.
  • the robot can receive all kinds of individual firearms firing reduced lethal ammunition for gradation in effects.
  • the robot integrates the "permanent" human presence into the decision-making loop and thus guarantees the command link.
  • the central unit is parameterized (firing tables) to act on the position of the reticle (aiming point), for example:
  • the central unit has an integrated vetronic system (which can also be interfaced with different subsets such as radio, GPS, an inertial unit, the vehicle network, cameras, sensors).
  • an integrated vetronic system which can also be interfaced with different subsets such as radio, GPS, an inertial unit, the vehicle network, cameras, sensors).

Landscapes

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

Abstract

Système téléopéré de traitement de cibles comprenant un robot de tir (1) ayant un support (2) portant une pièce-feu (3) avec un dis- positif optoélectronique de visée (5) donnant une image (I) de la cible, des capteurs (42) détectant la position relative (α, β), de la pièce-feu (3), et des actionneurs (41) positionnant la pièce-feu (3). Une unité centrale (6) reçoit les instructions (IÇ) et les si- gnaux des capteurs (Sα, Sβ) et génère des signaux de commande (SΔα, SΔβ» CT) des actionneurs et de la pièce- feu (3). Un. écran de contrôle (7) affichant l'image (I) et incruste des informations de visée, et un organe de commande (S) (clavier /manette) dirige la ligne de trajectoire (LT).

Description

« Système téléopéré de traitement de cibles »
Domaine de l'invention
La présente invention a pour objet un système téléopéré de traitement de cibles,
Etat de la technique
Il existe de manière générale de nombreux systèmes de poursuite de cibles et de neutralisation de celles-ci. Ces systèmes de visée et de tir sont en général très compliqués et leur résultat de la mise en œuvre de ces installations est souvent plus lié au nombre de muni- tions tirées qu'à la précision de la localisation de la cible.
Ces systèmes reposent en général sur la géo-localisation d'une cible dont les coordonnées sont introduites dans un système de poursuite guidant l'arme vers la cible ou à proximité de celle-ci.
But de l'invention
La présente invention a pour but de développer un système de traitement de cibles particulièrement simple et souple à mettre en œuvre et de plus particulièrement efficace par le nombre réduit de tirs pour neutraliser une cible, qui soit d'une complexité de réalisation réduite et par suite, d'un coût réduit d'acquisition et de maintenance.
La présente invention a pour but de développer un système de traitement de cibles permettant de pronostiquer précisément le point de chute du projectiles dans le but d'augmenter la probabilité d'atteinte de la cible.
Exposé et avantages de l'invention
A cet effet, l'invention a pour objet un système téléopéré de traitement de cibles caractérisé en ce qu'il comprend :
un robot de tir pouvant être multiaxe avec :
A. un support portant une pièce-feu à laquelle est associé :
un dispositif optoélectronique de visée donnant une image de la cible,
des capteurs détectant la position relative de la pièce-feu, et des actionneurs positionnant la pièce-feu,
B. une unité centrale recevant les instructions, les signaux des capteurs et générant des signaux de commande des actionneurs et de la pièce-feu, C. un écran de contrôle affichant l'image de la cible fournie par le dispositif optoélectronique et incrustant des informations de visée dans l'image (réticule virtuel), et
un organe de commande (clavier/ manette) pour diriger la ligne de trajectoire de la pièce-feu et commander les réglages de la pièce-feu ainsi que le tir.
Ce système de traitement de cible a l'avantage d'être d'une réalisation très simple puisque se composant d'un robot de tir installé dans la zone d'intervention et d'une unité centrale déportée, installée dans un site protégé ainsi qu'un écran de contrôle et un organe de commande qui peuvent être soit regroupés sous un module portable communiquant avec l'unité centrale par transmission radio, l'unité centrale communiquant elle-même avec le robot de tir par une liaison radio ou même filaire.
Ces liaisons radio sont cryptées pour éviter l'intervention externe sur une communication.
Le robot de tir est installé soit à poste fixe sur un support à poste fixe, soit sur un engin mobile pour évoluer dans une zone d'opération. Ce robot de tir est suivant une caractéristique auto-protégé et comporte des moyens permettant de s'autodétruire sur commande de l'unité centrale, par exemple en cas de manœuvre de repli.
Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse, l'unité centrale a une fonction de rattrapage d'écart consistant à :
prendre, lors de la mise en marche de la visée optoélectronique, l'image d'une surface de cible et numériser cette image et le point visé,
commander un tir du robot de tir sur la cible et prendre l'image de la même surface de cible (qui n'a pas bougé) et numériser cette image avec la nouvelle position du point visé, l'ensemble « robot - arme - dispositif optoélectronique » de visée ayant dépointé à cause du choc du coup de feu,
comparer les images et déterminer l'écart entre le point visé après le tir et le point visé d'avant le tir, générer des signaux de correction pour commander le déplacement de la pièce-feu pour faire coïncider le nouveau point visé avec le point visé initial d'avant le tir.
Cette fonction de rattrapage d'écart permet d'effectuer plusieurs tirs sur une même cible, fixe, avec une précision remarquable puisque le dépointage est rattrapé en temps réel. Cette fonction de rattrapage d'écart est également utile pour des tirs de réglage.
Cette fonction de rattrapage d'écart peut être désactivée. Ainsi, selon une autre caractéristique de l'invention, l'unité centrale a une fonction d'harmonisation automatique de la pièce- feu avec la cible dans le but de faire converger la ligne de visée sur la cible avec la ligne de trajectoire moyenne consistant à :
définir une surface de cible et viser un point au milieu de cette surface,
numériser l'image constituée par la cible avec la position du point visé,
effectuer une série de trois tirs,
prendre l'image de la cible avec l'impact des trois tirs et numériser cette image,
calculer la position du point « moyen » des impacts des trois tirs, déterminer l'écart entre la position du point « moyen » et la position du point visé,
déplacer le point visé pour le faire coïncider avec la position du point moyen du groupement.
Cette fonction d'harmonisation automatique est appliquée d'une manière particulièrement utile et efficace avec une augmentation remarquable de la précision si, en parallèle et de manière cachée, l'unité centrale applique la fonction de rattrapage d'écart après chaque tir.
Cette fonction d'harmonisation automatique peut être désactivée.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'unité centrale a une fonction de verrouillage de cible consistant :
à viser une cible mobile, à prélever sur la cible mobile via l'image numérisée du dispositif optoélectronique de visée une surface élémentaire pixélisée pour mettre en évidence les caractéristiques optiques de cette surface élémentaire constituant un repère caractéristique de la cible, cette surface élémentaire constituant un repère caractéristique de la cible est un bloc de pixels,
déterminer le centre de ce bloc de pixels et considérer les coordonnées du centre du bloc de pixels comme étant les coordonnées de l'axe du réticule du dispositif optoélectronique de visée,
asservir la pièce-feu et son dispositif optoélectronique de visée sur la cible par la prise d'images successives de l'environnement de la cible pour localiser dans chaque image la surface élémentaire caractéristique,
déclencher le tir dans les conditions déterminées pour la cible ainsi localisée.
Cette fonction de verrouillage de cible peut être désactivée.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, le robot de tir est équipé d'un dispositif d'autodestruction constitué par une ou plusieurs charges installées en des points névralgiques du robot de tir pour permettre d'en commander la destruction.
De façon générale, le système téléopéré de traitement de cibles se caractérise par une précision de tir remarquable, source d'économie de projectiles et de diminution de l'usure de la pièce-feu. La pièce-feu peut être une pièce-feu quelconque, installée sur le robot, et dont le dispositif optoélectronique est compatible avec les fonctions intégrées dans l'unité centrale.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, le robot de tir est équipé de modules électroniques intégrant des interfaces informatiques compatibles avec la vétronique militaire et pouvant être évolutifs.
En cas de remplacement de la pièce-feu, celle-ci sera réglée en appliquant notamment la fonction d'harmonisation. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le robot de tir utilise des interfaces de bridage à mémoire de réglage, ce qui facilite le remplacement de l'arme.
Enfin, la fonction de verrouillage numérique de la cible permet de poursuivre une cible dans les conditions difficiles, par exemple d'obscurité ou de distance, pour neutraliser la cible au moment opportun.
La fonction de verrouillage numérique de la cible permet également à l'opérateur un confort de tir en lui permettant de poursuivre la cible en mode automatique sans avoir à rester concentré pendant une longue durée sur l'écran en attendant l'ordre de faire feu (diminution de la fatigue visuelle et du stress).
De telles interventions sont notamment facilitées par un robot multiaxe à bras articulés offrant de très grandes possibilités d'intervention dans un environnement difficile et encombré.
Enfin, le robot peut être équipé d'un générateur de faisceau lumineux pour réaliser un marquage ou un maillage lumineux, par exemple pour la dissuasion.
De manière générale, le robot de tir constitue en fait une sentinelle robotisée évitant d'avoir à mobiliser un homme pour assurer la surveillance, d'autant plus que plusieurs sentinelles robotisées peuvent être gérées par un seul homme devant son poste de commande et les écrans.
Dessins
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de système téléopéré de traitement de cibles représenté dans les dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est un schéma d'ensemble du système selon l'invention, la figure 2 montre dans ses parties 2A-2C différentes étapes d'application de la fonction de rattrapage d'écart selon l'invention, la figure 3 montre dans ses parties 3A-3C différentes étapes d'application de la fonction d'harmonisation du système de tir selon l'invention,
la figure 4 montre la fonction de verrouillage numérique de la cible. Description de modes de réalisation de l'invention
Selon la figure 1, l'invention a pour objet un système téléopéré de traitement de cibles et comporte à cet effet, d'une manière présentée très schématiquement un robot de tir 1 ayant un support en forme de pied 2, installé de manière fixe ou embarqué sur un véhicule et portant une pièce-feu 3 par rintermédiaire d'un ensemble 4 d'actionneurs de positionnement 41 et de capteurs 42 très schématisés détectant la position relative de la pièce-feu 3. La pièce-feu 3 est associée à un dispositif optoélectronique de visée 5 donnant une image (I) de la cible non représentée dans cette figure.
A la figure 1, sur le support 2, on a tracé un repère, par exemple orthonormé (xyz) dont le sommet O est situé sur la ligne de trajectoire LT de la pièce-feu 3 et qui permet de définir le gisement (a) et le site (β) de la ligne de trajectoire LT.
Le dispositif optoélectronique 5 associé à la pièce-feu 3 a une ligne de visée LV. La ligne de trajectoire LT et la ligne de visée LV sont pratiquement parallèles et se rencontrent théoriquement sur la cible (non représentée).
Le robot de tir 1 est relié à une unité centrale 6, elle- même reliée à un écran 7 et à un dispositif de commande 8 tel qu'un clavier avec ou sans manette ou organe de commande de ce type.
L'unité centrale 6 reçoit les signaux de position Sα, Sβ détectant la position relative de la pièce-feu 3 en général des signaux Sα, Sβ représentant le gisement α et le site β ou encore plus générale- ment une variation de position par rapport à des repères choisis, par exemple une variation d'angle par rapport à la position visée. La correction à effectuer comme cela sera vu, consiste à rattraper ces variations d'angle L'unité centrale 6 reçoit également des instructions et des commandes IC pour gérer les actionneurs de la pièce-feu 3 et son déclenchement par des signaux de positionnement et de déclenchement de tir CT.
L'écran de visualisation 7 présente l'image I prise par le dispositif optoélectronique de visée 5 intégrant le réticule et le point visé et combinée à des informations utiles pour le traitement de la cible. La liaison entre le robot de tir 1 et l'unité centrale 6 est de préférence une liaison radio, c'est-à-dire non matérialisée par des câbles de façon que le robot de tir 1 puisse être commandé indépendamment de son emplacement, c'est-à-dire sans que l'opérateur ne soit nécessairement à proximité du robot de tir 1. L'opérateur peut être à couvert dans la zone des opérations avec un dispositif de commande portable 8 ou être très éloigné des opérations dans un site spécialement aménagé avec des installations fixes constituant alors le dispositif de commande 8.
La ligne de trajectoire LT est la trajectoire du projectile (ligne représentant le centre de gravité du projectile) sortant de la pièce- feu 3 et la ligne de visée LV du dispositif optoélectronique 5 est la direction définie par le réticule optoélectronique associé à l'image prise par le dispositif optoélectronique 5. Le réticule optoélectronique est une image virtuelle qui permet à l'opérateur de viser et qui matérialise le point visé PV pour la description du fonctionnement du système donnée ci-après.
L'unité centrale 6 a différentes fonctions pour la préparation du robot de tir 1. Ces fonctions sont enregistrées sous la forme de programmes dans l'unité centrale 6 et elles sont activées automatiquement et/ ou sur commande de l'opérateur à partir du dispositif de commande 8. Elles sont gérées par l'unité centrale 6 et l'opérateur, à partir de l'écran 7 et du clavier 8. Il s'agit notamment de la fonction de rattrapage d'écart, de la fonction d'harmonisation de la pièce-feu 3 avec son système de visée 5 et de la fonction de verrouillage numérique de la cible.
Aux figures 2A-2C, l'unité centrale 6 applique, selon l'invention, une fonction de rattrapage d'écart FRE destinée à corriger l'écart produit sur le robot de tir 1, en l'occurrence sa pièce-feu 3 par le choc produit par le tir. Ce déplacement se traduit par le déplacement du dispositif optoélectronique de visée 5 qui est solidaire en mouvement de la pièce-feu 3 et permet ainsi de détecter l'écart entre le point visé avant le tir PVO et le point visé après le tir PV1, pour repositionner la ligne de visée LV sur le point initialement visé PVO.
On suppose, avant un premier tir (figure 2A), que l'arme est parfaitement réglée, c'est-à-dire que la ligne de trajectoire LT rejoint la ligne de visée LV au niveau de la cible. Cette situation est représentée à la figure 2A qui montre une surface de cible sur un mur M sur lequel est visé un point PVO. L'image I0 qui en est donnée par le dispositif optoélectronique de visée 5 est affichée sur l'écran 7 (figure 2A). L'unité centrale 6 enregistre l'image I0 et la numérise.
Après un tir (figure 2B), comme le choc a déplacé la pièce-feu 3 le point de visée PV1 est maintenant décalé par rapport à l'impact IP1 réalisé pour le projectile qui est situé par définition au point visé PVO. Le nouveau point de visée après le tir est le point PV1. L'image I1 de la même surface qui entoure aussi le point PVl de cible est numérisée par l'unité centrale 6.
Ensuite, l'unité centrale 6 compare les images I0, I1 selon les figures 2A et 2B par traitement d'image pour définir les coordonnées du nouveau point de visée PVl par rapport au point visé PVO initial. Cet écart correspond à un écart de gisement et un écart de site
Selon la fonction de rattrapage d'écart FRE, l'unité centrale 6 effectue la comparaison des images I0, I1 en appliquant un procédé connu dont il existe de nombreuses versions disponibles dans le commerce. A partir de cette comparaison, l'unité centrale 6 génère ensuite des signaux de positionnement CP1, CP2 ou signaux de correction commandant les actionneurs 41 pour repositionner la ligne de trajectoire LT (et la ligne de visée LV) et faire coïncider le centre du réticule avec le point visé PVO initialement (figure 2C) ce qui apparaît sur l'image 12.
Dans la présentation de la fonction de rattrapage FRE, les images I1, I2 représentent le fond inchangé c'est-à-dire la surface de cible qui est l'image 10 servant de repère.
A la figure 2B, l'image II montre seulement le réticule et le point visé PVl par le dispositif optoélectronique 5 qui a été déplacé par le choc du tir. Cette superposition des images est possible puisque l'image I0 est enregistrée et le réticule avec son point de visée est une image virtuelle associée au dispositif optoélectronique 5.
Une remarque analogue peut être faite pour l'image corrigée I2 de la figure 2C qui combine l'image du fond inchangée 10 de la figure 2 A à l'image avec l'impact IP1 de la figure 2B et le réticule dans la nouvelle position PV0 sur l'impact IP1 et aussi la position du réticule PVl après le tir. La fonction de rattrapage d'écart FRE par comparaison d'images selon l'invention se fait d'une manière très simple et très rapide de sorte que l'arme est prête pour un nouveau tir. Ce nouveau tir pourra se faire sur un point de visée autre que le point de visée PVO du premier tir, le point PVO sur lequel est ramenée la ligne de visée après le rattrapage d'écart FRE ne faisant qu'illustrer cette fonction de rattrapage.
La rapidité de la correction de l'écart qui est quasi instantanée permet d'appliquer cette fonction dans des conditions normales d'utilisation du robot de tir 1, de manière transparente c'est-à-dire sans que ce rattrapage d'écart ne ralentisse le fonctionnement normal de la pièce-feu. Cette fonction de rattrapage d'écart FRE peut être appliquée automatiquement et systématiquement pour repositionner l'arme sur le point visé PVO après chaque tir sur le même point visé PVO sans que l'opérateur n'ait à intervenir. Cette fonction peut aussi être neutralisée en cas de besoin.
La figure 3, dans ses parties 3A-3C, montre schémati- quement la fonction d'harmonisation FH du robot de tir 1 selon l'invention pour faire coïncider la ligne de visée LV avec la ligne de trajectoire LT sur la cible.
En effet, à cause de différents paramètres, souvent variables dans le temps et dont il n'est pas possible de déterminer l'influence précise sur un tir, la ligne de visée LV et la ligne de trajectoire LT ne coïncident pas en un point sur la cible quelque soit la distance de celle-ci. La fonction d'harmonisation selon l'invention consiste à faire des tirs d'essais en visant une surface, par exemple un mur M (figure 3A) à la distance appropriée et à corriger le réglage de la ligne de visée LV selon le groupement des impacts sur la surface visée (M).
La première étape de la fonction d'harmonisation FH appliquée par l'unité centrale 6 consiste à prendre l'image 110 de la cible (figure 3A). L'image 110 s'affiche sur l'écran 7 avec le centre du réticule qui est le point visé PV10 par le robot de tir 1. L'image 110 est enregistrée et numérisée par l'unité centrale 6. Ensuite l'unité centrale 6 commande (CT) plusieurs tirs, par exemple trois tirs (figure 3B), ce qui donne trois impacts IP11, IP12, IP13, le point de visée PO étant le même pour les trois tirs.
L'unité centrale 6 numérise l'image I11, de tous les im- pacts à la fin de cette phase de tirs avec l'environnement pour déterminer par comparaison des images I10, I11, la position relative de chaque impact IP11, IP12, IP13 par rapport au point visé PV10 qui est resté le même. Par calcul, l'unité centrale 6 détermine le point de groupement ou point moyen PG qui est par exemple le centre de gravité des impacts IP11, IP12, IP13 par sa position relative par rapport au point visé PV10. On obtient ainsi le décalage de gisement et de site entre le point visé PV 10 et le point moyen PG. L'unité centrale 6 déplace alors le point visé représenté par le réticule sur l'image de l'écran 8 dans le dispositif optoélectronique 5 sur le point moyen PG sans modifier la position de la pièce-feu 3 et celle de son dispositif optoélectronique 5 (image I12). Harmoniser l'arme consiste à mettre la ligne de visée LV du dispositif optoélectronique 5 sur le point moyen PG calculé, par exemple le centre de gravité des trois impacts. On arrive à la situation représentée à la figure 3D. Le robot de tir 1 est ainsi réglé de manière précise pour tenir compte à la fois des paramètres particuliers et difficiles à déterminer de l'arme, de la distance de la cible et des influences extérieures de température, de vent et autres.
Sur le dispositif électronique 5, déplacer le point de visée consiste simplement à déplacer de manière électronique le réticule sans intervenir matériellement sur la position ou la fixation du dispositif de visée optoélectronique 5 et la pièce-feu 3. Le réticule qui constitue l'aide à la visée est un moyen immatériel qui n'existe pas dans le dispositif de visée optoélectronique 5 mais est intégré dans son fonctionnement géré par l'unité centrale 6 pour définir la ligne de visée LV.
La fonction d'harmonisation FH selon l'invention suppose que le point visé PV10 reste le même pendant l'opération, ce qui suppose implicitement aussi la correction de l'écart après chaque tir car cette fonction de rattrapage FRE, comme indiqué, est une opération transparente ne gênant ni ne retardant le fonctionnement normal du robot de tir 1. La comparaison d'images pour la fonction de rattrapage d'écart FRE et la fonction d'harmonisation FH applique un programme de comparaison d'images existant sous de multiples versions dans le commerce et ne nécessitant pas de description détaillée.
La figure 4 montre la fonction de verrouillage de cible appliquée par l'unité centrale 6. Pour suivre automatiquement une cible mobile, l'unité centrale 6 commande le balayage d'une zone pour détecter la cible mobile ou encore cette cible mobile est repérée manuellement par le positionnement manuel de la ligne de visée sur la cible mobile.
Ensuite, la fonction de verrouillage consiste à numériser un élément caractéristique de la cible sous la forme d'une surface élémentaire pour former un repère caractéristique (EL) défini par un petit nombre de pixels entourant le point visé.
Ce repère caractéristique (EL) étant défini, l'unité centrale 6 commande la poursuite de la cible mobile par l'analyse des images successives prises à une fréquence déterminée, pour, par comparaison d'une image et l'image suivante, déterminer la nouvelle position du repère caractéristique de la cible mobile.
Ensuite, pour neutraliser la cible mobile, une commande manuelle transmise à l'unité centrale déclenche le tir par le signal de déclenchement CT.
Le système téléopéré de traitement de cibles décrit ci- dessus, notamment à l'aide de la figure 1, est présenté de manière très générale. Le pied ou support 2 qui porte la pièce-feu 3 et son dispositif optoélectronique de visée 5 peuvent être installés sur un ensemble mobile et le support lui-même peut être extensible, par exemple télesco- pique, muni d'articulations pour suivre un chemin de déploiement difficile et mettre en place la pièce-feu 3 de la manière la plus appropriée. Celle-ci est alors commandée par ses actionneurs pour orienter sa ligne de trajectoire selon ce qui est demandé.
Ainsi le robot multiaxe comporte des bras articulés permettant de traiter des cibles dans des recoins inaccessibles et angles morts, notamment pour la protection des F.O.B (Foward operating Base). Il constitue une sentinelle robotisée. Le robot peut recevoir toutes sortes d'armes à feu individuelles tirant des munitions à létalité réduite pour une gradation dans les effets.
Le robot intègre la présence humaine « permanente » dans la boucle décisionnelle et garantit ainsi le lien de commandement.
L'unité centrale est paramétrée (tables de tir) pour agir sur la position du réticule (point de visée) comme par exemple :
• la distance de la cible (flèche du projectile) avec un télémètre inter- facé avec l'unité centrale, le plus souvent directement intégré dans le dispositif optoélectronique de visée,
• les caractéristiques des munitions (poids, forme ogivale du projectile... type de poudre...),
• la température (agit de façon significative sur la portée du projectile via les différences de pression de la poudre sphérique),
• la vitesse et la direction du vent.
Suivant une autre caractéristique, l'unité centrale a un système vétronique intégré (pouvant également être interfacé avec différents sous ensembles tels que la radio, le GPS, une centrale inertielle, le réseau véhicule, des caméras, des capteurs).
N O M E N C L A T U R E
1 Robot de tir
2 Pied/ support
3 Pièce-feu
4 Ensemble d'actionneurs de positionnement et de capteurs
5 Dispositif optoélectronique de visée
6 Unité centrale
7 Ecran
8 Dispositif de commande
41 Actionneur de positionnement
42 Capteur
α Gisement
β Site
Variation d'angle
Signaux de position
Signaux représentant le gisement et le site
I Image
IC Instructions et commande
CT Déclenchement de tir
EL Repère caractéristique
FH Fonction d'harmonisation
FRE Fonction de rattrapage d'écart
1, 10, II, 12 Image
110, 111, 112 Image
IP1, IP2, IP3 Impact
IP11, IP12, IP13 Impact
LT Ligne de trajectoire
LV Ligne de visée
PG Point moyen
PV0 Point visé avant le tir
PV1 Point visé après le tir
PV10 Point visé

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1°) Système téléopéré de traitement de cibles
caractérisé en ce qu'il comprend :
A. vin robot de tir (1) ayant un support (2) portant une pièce-feu (3) à laquelle est associé :
un dispositif optoélectronique de visée (5) donnant une image (I) de la cible,
des capteurs (42) détectant la position relative (α, β) de la pièce- feu (3), et des actionneurs (41) positionnant la pièce-feu (3),
B. une unité centrale (6)
recevant les instructions (IC) et les signaux des capteurs (Sa, Sβ) et générant des signaux de commande des actionneurs et de la pièce-feu (3),
C. un écran de contrôle (7) affichant l'image de la cible (I) fournie par le dispositif optoélectronique (5) et incrustant des informations de visée dans l'image, et
un organe de commande (8) (clavier/manette) pour diriger la ligne de trajectoire (LT) de la pièce-feu (3) et commander les réglages de la pièce-feu (3) ainsi que le tir.
2°) Système selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
l'unité centrale (6) a une fonction de rattrapage d'écart (FRE) consistant à :
prendre, lors de la mise en marche de la visée optoélectronique, l'image (10) d'une surface de cible et numériser cette image et le point visé (PVO),
commander un tir du robot de tir (1) sur la cible et prendre l'image (II) de la même surface de cible et numériser cette image avec la nouvelle position du point visé,
comparer les images (10, II) et déterminer l'écart entre le point visé après le tir (PV1) et le point visé d'avant le tir (PVO), générer des signaux de correction pour commander le déplacement de la pièce-feu pour faire coïncider le nouveau point visé (PV1) avec le point visé initial d'avant le tir (PVO). 3°) Système selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
l'unité centrale (6) a une fonction d'harmonisation automatique (FH) de la pièce-feu (3) avec la cible dans le but de faire converger la ligne de visée (LV) sur la cible avec la ligne de trajectoire moyenne (LT) consistant à :
définir une surface de cible et viser un point (PV10) de cette surface,
numériser l'image (I10) constituée par la cible avec la position du point visé (PVO),
effectuer une série de trois tirs,
prendre l'image de la cible avec l'impact des trois tirs (IP1, IP2, IP3) et numériser cette image (I11),
calculer la position du point moyen (PG) des impacts des trois tirs (IP1, IP2, IP3),
déterminer l'écart entre la position du point moyen (PG) et la position du point visé (PV10),
déplacer le point visé (PV10) pour le faire coïncider avec la position du point moyen (PG).
4°) Système selon les revendications 2 et 3,
caractérisé en ce que
dans la fonction d'harmonisation (FH), après chaque tir d'harmonisation, l'unité centrale (6) applique la fonction de rattrapage (FRE) de l'écart produit par le tir.
5°) Système selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
l'unité centrale (6) a une fonction de verrouillage de cible consistant à : viser une cible mobile,
prélever sur la cible mobile par l'image numérisée du dispositif optoélectronique de visée une surface élémentaire pixélisée pour mettre en évidence les caractéristiques optiques de cette surface élémentaire (bloc de pixels) constituant un repère caractéristique de la cible, déterminer le centre de ce bloc de pixels - considérer les coordonnées du centre du bloc de pixels comme étant les coordonnées de Taxe du réticule du dispositif optoélectronique de visée,
asservir la pièce-feu (3) et son dispositif optoélectronique de visée (5) sur la cible par prise d'images successives de l'environnement de la cible pour localiser dans chaque image la surface élémentaire caractéristique,
- déclencher le tir dans les conditions déterminées pour la cible ainsi localisée.
6°) Système selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
le robot de tir est équipé d'un dispositif d'autodestruction constitué par une ou plusieurs charges installées en des points névralgiques du robot de tir pour permettre d'en commander la destruction.
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