EP3928126A1 - Dispositif et procédé d'analyse de tir - Google Patents

Dispositif et procédé d'analyse de tir

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Publication number
EP3928126A1
EP3928126A1 EP20705967.6A EP20705967A EP3928126A1 EP 3928126 A1 EP3928126 A1 EP 3928126A1 EP 20705967 A EP20705967 A EP 20705967A EP 3928126 A1 EP3928126 A1 EP 3928126A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
firing
shot
line
weapon
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20705967.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Joachim Laguarda
Kévin LY VAN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of EP3928126A1 publication Critical patent/EP3928126A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/26—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying
    • F41G3/2605—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a view recording device cosighted with the gun
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/06—Aiming or laying means with rangefinder
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/20—Analysis of motion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10016—Video; Image sequence
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • H04N7/183—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast for receiving images from a single remote source

Definitions

  • TITLE Device and Method of Shot Analysis
  • the invention relates to the field of shot analysis, and relates to a device and a method for automated analysis of a shot, in particular in the field of training.
  • a technique most commonly used is the a posteriori observation of the accuracy of the shot. If the shot is fired at a target, then this serves as a support for verifying the accuracy of the shot fired. If the shot is aimed at a real target, then the accuracy of the shot is analyzed by the impact of the ammunition (real or via a paintball for example). Another technique is to film the target via an external device allowing the user to verify the accuracy of the shot.
  • a final approach is to use a laser system coupled to the triggering of the shot and analyzed by an external device, for example by means of markers mounted on potential targets which transmit information to a central system whether there is an impact or not. .
  • Patent EP 0985899 A1 proposes a compact device for recording video images which can be mounted on a pistol and used to record video images before and after firing the pistol.
  • the recording device includes a camera including a lens and a video image sensor.
  • Video recording device is mounted on the gun so that the viewing area of the camera includes the target area of the gun.
  • the video image sensor generates an electronic signal representative of a video image impinging on the respective sensor.
  • the output of the image sensor is processed and generally used to produce successive field data which is stored sequentially in locations of a semiconductor memory organized in a circular buffer memory while the video recording device is in a state. active state.
  • firing is triggered, additional frames are stored in the buffer for a short period of time, and part of the buffer is used to keep a video recording of the shot before and after the event. Additional frames are stored successively in the unused part of the buffer memory.
  • US Patent 8,022,986 to Jekel proposes a device for measuring the orientation of a weapon which comprises a processor configured to receive first location information indicating the locations of a first point and of a second point on a weapon, the first and second points being separated by a distance parallel to a gun pointing axis, and to receive second location information indicating the locations of the first and second points on the weapon.
  • the processor is further configured to receive information indicating a first earth orientation and determine a second earth orientation corresponding to the weapon based on the first and second location information and information indicating the first earth orientation.
  • the first location information represents a location relative to a first sensor at a first location and the second location information represents a location relative to a second sensor at a second
  • the projectile fire training system also confirms that manual efforts by an operator to adjust the turrets would or would not hit the target after a shot. Both the turret settings and the target settings to distinguish after firing between the following states: Hit; Destroy ; Missed ; Almost missed. A light signal or the like is sent from the weapon to the target to indicate that a shot has been made by the weapon.
  • a method known for more than 20 years to address this problem consists in equipping potential targets with photosensitive sensors able to send information when they are illuminated by a LASER.
  • the drawbacks of this method are multiple: LASER attenuation over long distances, inability to shoot through fuzzy obstacles (eg foliage), need to equip the target with enough photosensitive sensors, among others.
  • An object of the present invention is to provide a device autonomous in energy and calculation, capable of detecting the start of a blow and of recording via an electro-optical device the place and date of the impact of the ammunition if it is present or the position simulated by calculation of the impact in the case of the use of a blank bullet without real impact.
  • the device of the invention is available in the form of a kit which can be simply added to the rails of a weapon (for example on a MIL-STD 1913 "picatinny" rail).
  • Another object of the present invention is to provide a method of precise analysis of the performance of a shot which makes it possible to generate in real time a report on the accuracy of an impact, and to record it. for later consultation.
  • the report can be used directly by the user on a smartphone or tablet or a virtual reality headset;
  • the analysis of a shot is made from the analysis of the movement of the weapon and the posture of the shooter, a ballistics calculation is carried out according to the ammunition used, and there is a precise, automated and in real time during firing, of an impact (which entity, which part of the entity) making it possible to determine a level of impact damage;
  • each impact can be analyzed individually;
  • the device can be deployed and used anywhere, without special instrumentation;
  • the invention will find an advantageous application in the field of simulation, and more particularly in the context of military or police training, for which it is necessary to be able to designate targets realistically without having to resort to real projectiles for safety reasons. More generally, the invention can also be implemented for an application dedicated to military collective training, with weapon jigs much larger than small arms such as the one described as an example.
  • the device of the invention can be coupled to a system of effectors, thus making it possible to simulate an impact on a target or on an individual instrumented by this same effector, whether it is luminous or vibration.
  • the device of the invention can be used to calculate a trajectory in traversable obstacles (a door, a foliage, etc.) and thus remove the limitations (inaccuracies of the long-distance laser, and need a direct view of the target) laser equipment (STC laser Combat Shooting Simulator).
  • the device of the invention can be coupled to a set of sensors arranged on the ground, and thus make it possible to make a realistic calculation of a trajectory taking into account parameters such as the wind, the pressure, the humidity of the air.
  • the invention relates to a device allowing
  • a data acquisition module able to determine the moment of departure of a projectile from a weapon and to acquire video and spatial data relating to a aimed target;
  • - a calculation and storage module capable of analyzing the temporal, video and spatial data acquired
  • the data acquisition module is composed of at least one inertial unit capable of detecting the movement of the breech of the weapon, of a range finder capable of acquiring distance data from the intended target, at least one camera suitable for acquiring line-of-sight images.
  • the data acquisition module includes two multi-spectral and multi-field cameras.
  • the data transmission module allows transmission via a wireless link.
  • the calculation and storage module comprises at least a computer, a data storage capacity, a learning database, and a real time clock.
  • the invention also covers a shooting weapon comprising a device as claimed.
  • the invention also covers a shooting simulator comprising a device as claimed.
  • Another object of the invention is a method of analyzing the impact of a weapon fire on a target, which comprises the following steps:
  • the method comprises a step of generating a firing resolution analysis report, and a firing time analysis report. [0029] In one embodiment, the method comprises a step of sending analysis reports.
  • the invention in another aspect covers a computer program product comprising non-transient code instructions for performing the process steps as claimed when said program is executed on a computer.
  • FIG.1 schematically illustrates the device of the invention in one embodiment
  • FIG.2 schematically illustrates the general functions operated by the various components of the device of the invention
  • FIG.3 schematically illustrates the data recording phase according to an embodiment of the method of the invention according to.
  • FIG. 4 schematically illustrates the data processing phase according to one embodiment of the method of the invention.
  • the device (100) of the invention is shown in Figure 1 as fitted to a weapon. It mainly consists of:
  • the data acquisition module is composed of at least one range finder (102) capable of acquiring distance data d 'a target (10), at least one camera (104, 106) capable of acquiring line-of-sight images and at least one inertial unit (108) of the 3-axis IMU type capable of detecting the movement of the cylinder head of the weapon when fired.
  • the data acquisition module can be adapted according to the operational context, such as for example for short shots. range, it only requires a single wide-field camera, and an IMU.
  • the module includes two cameras (104, 106) having different field widths, one wide field and the other narrow field.
  • the storage and calculation module (1 10) allows the analysis, processing and storage of data.
  • it is composed of a computer using resources of CPU type and of GPU type (dedicated to calculations performed by neural networks for example), of a learning database (208) comprising information relating to targets (people, vehicles, ...) used for the target detection calculations, and a data storage capacity (210).
  • the calculation module also includes a real-time clock which guarantees precise dating without drift of the data collected.
  • the data transmission module (112) allows communication to a remote device, preferably by a wireless link.
  • FIG. 1 schematically illustrates the general functions performed by the various components of the device of the invention, and Figures 3 and 4 detail them.
  • the analysis process begins with the detection of the initiation of a shot (202).
  • the measurement of the moment of departure of a projectile is made by the sensors of the inertial unit (108) which detect the movement of the breech of the weapon, i.e. the simultaneous vibrations on the three axes.
  • the detection of the starting instant of the shot triggers the recording (204) of the views by the camera or cameras (104, 106).
  • the target (10) sighted by the gun is digitally recorded electro-optically by means preferably of several cameras, which are both multi-spectral (visible / infrared) and multi-fields, and this throughout the time of the displacement of the ammunition as well as after impact.
  • the device uses a real wide field image and a narrow field image, the images being obtained during the aiming captured by the high resolution multispectral camera system.
  • the digital video recording (204) made by all the sensors is stored and analyzed (206) directly by the computer (1 10) on board the device.
  • the computer which analyzes the images from the cameras is able to:
  • a synchronization mechanism makes it possible to synchronize the data recorded by all the components in order to ensure the consistency of
  • the images are stored on the on-board memory (210). If the broadcast mode is activated, these images are transmitted (212) in real time for analysis and segmentation (214) to an external device (216) in order to monitor the evolution of the score before and after the shot.
  • the operation of the system can be divided into two main phases: a first phase of recording the data shown in Figure 3, and a second phase of data processing shown in Figure 4.
  • the data recording phase comprises the following sequence of steps:
  • Triggering of fire the operator pulls the trigger of the weapon.
  • the accelerometer detects the movement of the cylinder head
  • the computer interprets the movement of the breech over a time window to deduce the triggering of the shot by comparison with a pre-recorded shot signature.
  • the data processing phase illustrated by FIG. 4 comprises two processing sequences carried out in separate processes (400, 410).
  • a first sequence (400) is dedicated to the resolution of the shot. It is very fast (on the order of the ammunition's flight time) and relies only on "A" data available immediately after firing.
  • a second processing sequence (410) is slower and allows a temporal analysis of the shot. It is based on the "A" and "B" data and the first sequence, and generates a fire report.
  • the first data processing sequence (400) "A” allows an analysis of the resolution of a shot, and comprises the following steps:
  • Detection of objects on image C via detection and recognition algorithms This step makes it possible to identify static targets, humans, items of interior or urban furniture, weapons, vehicles, etc.
  • Ballistic calculation This step allows you to determine the position hit in frame C by the ammunition, using data from the rangefinder, projection information from the camera (s) and the ballistic profile of the weapon and its ammunition.
  • Detection of the target object if an object detected in the previous step is present at the position touched in the image by the ammunition (calculated in step 6), the method goes to the next step 404 , otherwise the process of the first sequence stops and the ballistics information is communicated to the second sequence.
  • Identification of the target (known person, target of a certain type, particular vehicle, ).
  • the method makes it possible to identify the affected sub-part. For example, for a human, an arm, a trunk, a leg or a head.
  • - 405 Plotting and recording of identification and ballistics data on image C. Communication of this information for the second sequence.
  • - 406 Establishment of a report to the target hit to warn him that he has been hit.
  • the second data processing sequence (410) allows a temporal analysis of the shot, and comprises the following steps:
  • - 418 Optionally sent by wireless link (4G, 5G, Bluetooth, wifi) to a remote computer (tablet, smartphone, augmented reality headset) for viewing by an instructor; and

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Abstract

L'invention concerne un dispositif et Procédé d'analyse de tir La présente invention concerne un dispositif et un procédé d'analyse de tir. Le procédé comprend des étapes de détection du déclenchement d'un tir; d'enregistrement de données d'image en ligne de visée avant le tir, immédiatement après le tir, et après le tir; d'analyse de la résolution du tir par le traitement des données enregistrées immédiatement après le tir; et d'analyse temporelle du tir par le traitement des données enregistrées immédiatement après le tir, des données enregistrées avant le tir, des données enregistrées après le tir, et des résultats de l'analyse de la résolution du tir.

Description

DESCRIPTION
[0001 ] TITRE : Dispositif et Procédé d’analyse de tir
[0002] Domaine technique
[0003] L’invention concerne le domaine de l’analyse de tir, et concerne un dispositif et un procédé permettant une analyse automatisée d’un tir, notamment dans le domaine de l’entraînement.
Etat de la technique
[0004] Lors des entraînements au tir, il est nécessaire de pouvoir rendre compte de manière fiable et en temps réel des tirs de projectiles qu’ils soient réels ou simulés. De telles exigences imposent certaines caractéristiques aux systèmes
d’analyse envisagés. Ceux-ci doivent disposer d’une précision comparable à celle qui serait obtenue dans des situations réelles, tout en étant peu intrusif, c’est-à-dire de nécessiter le minimum d’équipements supplémentaires montés sur l’arme utilisée.
[0005] Ces exigences doivent faire face à plusieurs verrous pratiques opérationnels comme le poids des équipements supplémentaires embarqués, les performances (précision et latence), l’autonomie du kit, mais aussi des verrous technologiques qui sont principalement la précision des données enregistrées et analysées, la fiabilité de l’analyse d’images, la puissance minimale de calcul embarqué dans le dispositif, le débit et la consommation de la liaison sans fil.
[0006] Actuellement, plusieurs méthodes existent pour simuler des projectiles lors de l’entrainement au tir. Une technique la plus couramment utilisée est le constat a posteriori de la justesse du tir. Si le tir est effectué sur une cible, alors celle-ci sert de support à la vérification de la justesse du coup tiré. Si le tir est porté sur une cible réelle, alors la justesse du tir est analysée par l’impact de la munition (réel ou via une bille de peinture par exemple). Une autre technique est de filmer la cible via un dispositif extérieur permettant à l’utilisateur de vérifier la justesse du tir. Une dernière approche est d’utiliser un système laser couplé au déclenchement du tir et analysé par un dispositif extérieur, par exemple au moyen de marqueurs montés sur les cibles potentielles qui émettent vers un système central l’information s’il y a impact ou non.
[0007] Les références suivantes sont une illustration de différents dispositifs de l’art antérieur : [0008] Le brevet EP 0985899 A1 propose un dispositif compact d'enregistrement d'images vidéo pouvant être monté sur un pistolet et utilisé pour enregistrer des images vidéo avant et après le tir du pistolet. Le dispositif d'enregistrement comprend une caméra comprenant un objectif et un capteur d'image vidéo. Le dispositif
d'enregistrement vidéo est monté sur le pistolet de sorte que la zone de visualisation de la caméra comprend la zone cible du pistolet. Le capteur d'image vidéo génère un signal électronique représentatif d'une image vidéo frappant le capteur respectif. La sortie du capteur d'image est traitée et généralement utilisée pour produire des données de trames successives qui sont stockées séquentiellement dans des emplacements d'une mémoire à semi-conducteur organisée en mémoire tampon circulaire alors que le dispositif d'enregistrement vidéo est dans un état actif. Lors du déclenchement du tir, des trames supplémentaires sont stockées dans la mémoire tampon pendant une courte période de temps et une partie de la mémoire tampon est utilisée pour conserver un enregistrement vidéo de la prise de vue avant et après l'événement. Des trames supplémentaires sont stockées successivement dans la partie inutilisée de la mémoire tampon.
[0009] Le brevet U. S. A. 8,022,986 de Jekel propose un dispositif de mesure de l'orientation d’une arme qui comprend un processeur configuré pour recevoir une première information de localisation indiquant les emplacements d'un premier point et d'un second point sur une arme, les premier et second points étant séparés par une distance parallèle à une l'axe de pointage de l'arme, et pour recevoir une seconde information de localisation indiquant les emplacements des premier et second points sur l'arme. Le processeur est en outre configuré pour recevoir des informations indiquant une première orientation terrestre et déterminer une seconde orientation terrestre correspondant à l'arme sur la base des première et seconde informations de localisation et des informations indiquant la première orientation terrestre. Les premières informations de localisation représentent un emplacement par rapport à un premier capteur à un premier emplacement et les secondes informations de localisation représentent un emplacement par rapport à un second capteur à un second
emplacement, et les premier et second capteurs sont séparés par une distance donnée.
[0010] La demande de brevet U. S. 2012/0178053 A1 de D’Souza et al. concerne une méthode et un système pour un système d’entrainement au tir qui prédit
automatiquement la balistique en s’appuyant à la fois sur des informations météorologiques et de distance automatiquement recueillis. Le système d’entrainement au tir de projectile confirme également que les efforts manuels effectués par un opérateur pour régler les tourelles permettraient d’atteindre ou non la cible après un tir. A la fois les réglages de la tourelle et les paramètres de la cible pour distinguer après un tir entre les états suivants : Touché ; Détruit ; Raté ; Presque raté. Un signal lumineux ou autre est envoyé de l'arme vers la cible pour indiquer qu’un tir a été effectué par l'arme.
[001 1 ] Les inconvénients des méthodes existantes sont que d’une manière générale, l’entrainement au tir nécessite de rendre compte du tir, en s’approchant le plus possible de la balistique réelle tout en s’affranchissant des dangers associés. Et de ce fait, l’analyse d’un tir peut se voir comme un problème de désignation où il faut être capable de labéliser une cible en passant à travers certains obstacles opaques et obstacles flous, ou encore en réalisant une trajectoire courbe.
[0012] Une méthode connue depuis plus de 20 ans pour aborder cette problématique consiste à équiper les cibles potentielles de capteurs photosensibles pouvant envoyer une information lorsque ceux-ci sont éclairés par un LASER. Les inconvénients de cette méthode sont multiples : atténuation du LASER sur les grandes distances, impossibilité de tirer à travers des obstacles flous (par exemple le feuillage), nécessité d’équiper la cible avec suffisamment de capteurs photosensibles, entre autres.
[0013] Pour être utilisable, une désignation numérique doit pouvoir simuler un tir en soumettant l’impact de la balle à une distribution aléatoire proche de celle qu’aurait un tir réel. Or, les techniques actuellement proposées ne permettent pas de résoudre ce problème de manière satisfaisante.
[0014] Par ailleurs, il s’agit également de pouvoir présenter les résultats d’un tir rapidement et de façon synthétique, en indiquant et identifiant quel objet d’une scène a été touché.
[0015] Il n’existe pas de système connu combinant les différentes technologies de détection, d’enregistrement, d’analyse d’images, pour un environnement intérieur et extérieur. Il n'existe pas de système complet permettant l’enregistrement et l’analyse en temps réel des coups tirés par une arme utilisable n’importe où, n’importe quand et n’impliquant pas d’autre modification de l’arme que l’ajout d’un kit autonome et démontable. [0016] La présente invention propose de répondre à ces besoins.
Résumé de l’invention
[0017] Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif autonome en énergie et en calcul, capable de détecter le départ d’un coup et d’enregistrer via un dispositif électro-optique le lieu et la date de l’impact de la munition si celle-ci est présente ou la position simulée par calcul de l’impact dans le cas de l’utilisation d’une balle à blanc sans impact réel.
[0018] Avantageusement, le dispositif de l’invention est disponible sous forme d’un kit qui peut s’ajouter simplement sur les rails d’une arme (par exemple sur un rail MIL-STD 1913 « picatinny »).
[0019] Un autre objet de la présente invention est de proposer un procédé d’analyse précise de la performance d’un tir qui permet de générer en temps-réel un compte rendu sur la justesse d’un impact, et de l’enregistrer pour consultation ultérieure.
Les avantages du dispositif de l’invention sont multiples :
-il est miniaturisé, avec une architecture simple et extensible ;
- il est peu coûteux, en ce que d’une part les capteurs nécessaires à la réalisation du système proposé présentent un coût faible (des capteurs courants du commerce tels ceux équipant des smartphones par exemple peuvent être utilisés), et en ce que d’autre part, la capture d’image et les calculs associés ne sont réalisés qu’au moment du tir, permettant une économie d’énergie importante et rendant la solution proposée viable pour une application dans le domaine militaire ;
-il est embarqué et complètement autonome ;
- il peut être utilisé en tout lieu et tout temps, en environnement intérieur et extérieur sans instrumentation supplémentaire ;
- il peut être utilisé de jour comme de nuit grâce à l’utilisation de caméras IR ;
- l’environnement du tireur n’a pas besoin d’être instrumenté ;
- - il est compatible avec :
- - des munitions réelles ;
- - des munitions factices (billes de peinture par exemple) ;
- - des systèmes de simulation à air comprimé (de type « Airsoft »)
- le compte rendu peut être directement exploité par l’utilisateur sur un smartphone ou une tablette ou un casque de réalité virtuelle ; - l’analyse d’un tir est faite à partir de l’analyse du mouvement de l’arme et de la posture du tireur, un calcul de balistique est réalisé suivant les munitions utilisées, et il y a une identification précise, automatisée et en temps réel pendant le tir, d’un impact (quelle entité, quelle partie de l’entité) permettant de déterminer un niveau de dommage des impacts ;
- dans le cas d’une arme automatique à coups multiples (mitraillette), chaque impact peut être analysé individuellement ;
- le dispositif pouvant être déployé et utilisé n’importe où, sans instrumentation particulière ;
- il n’y a plus besoin de connaître la position ni la direction de l’arme.
[0020] L’invention trouvera une application avantageuse dans le domaine de la simulation, et plus particulièrement dans le cadre de l’entrainement militaire ou de la police, pour lequel il est nécessaire de pouvoir désigner des cibles de manière réaliste sans avoir recours à des projectiles réels pour des raisons de sécurité. De manière plus générale, l’invention peut également être mise en oeuvre pour une application dédiée à l’entraînement collectif militaire, avec des gabarits d’armes beaucoup plus importants que des armes légères telles que celle décrite comme exemple.
[0021 ] Dans un mode de réalisation, le dispositif de l’invention peut être couplé à un système d’effecteurs, permettant ainsi de simuler un impact sur une cible ou sur un individuel instrumenté par ce même effecteur, qu’il soit lumineux ou à vibrations.
[0022] Dans un mode de réalisation, le dispositif de l’invention peut être utilisé pour calculer une trajectoire dans des obstacles traversables (une porte, un feuillage, ...) et ainsi lever les limitations (imprécisions du laser à longue distance, et besoin d’une vue directe de la cible) d’un équipement laser (Simulateur de Tir de Combat STC laser).
[0023] Dans un mode de réalisation, le dispositif de l’invention peut être couplé à un ensemble de capteurs disposés au sol, et ainsi permettre de faire un calcul réaliste d’une trajectoire en prenant en compte des paramètres tels que le vent, la pression, l’humidité de l’air.
[0024] Pour atteindre ces objectifs, l’invention a pour objet un dispositif permettant
d’analyser l’impact d’un tir par arme sur une cible, comprenant :
- un module d’acquisition de données apte à déterminer le moment du départ d’un projectile d’une arme et à acquérir des données vidéo et spatiales relatives à une cible visée;
- un module de calcul et de stockage apte à analyser les données temporelles, vidéo et spatiales acquises ; et
- un module de transmission de données apte à transmettre les données analysées. Selon des modes de réalisation alternatifs ou combinés :
- le module d’acquisition de données est composé d’au moins une centrale inertielle apte à détecter le mouvement de la culasse de l’arme, d’un télémètre apte à acquérir des données de distance de la cible visée, au moins une caméra apte à acquérir des images en ligne de visée.
- le module d’acquisition de données comprend deux caméras multi-spectrales et multi-champs.
- le module de transmission de données permet une transmission par une liaison sans fil.
- le module de calcul et de stockage comprend au moins un calculateur, une capacité de stockage de données, une base de données d’apprentissage, et une horloge temps réel.
[0025] L’invention couvre aussi une arme de tir comprenant un dispositif tel que revendiqué.
[0026] L’invention couvre aussi un simulateur de tir comprenant un dispositif tel que revendiqué.
[0027] Un autre objet de l’invention est un procédé d’analyse de l’impact d’un tir par arme sur une cible, qui comprend les étapes suivantes :
- détection du déclenchement d’un tir;
- enregistrement de données d’image en ligne de visée avant le tir, immédiatement après le tir, et après le tir ;
- analyse de la résolution du tir par le traitement des données enregistrées immédiatement après le tir ; et
- analyse temporelle du tir par le traitement des données enregistrées
immédiatement après le tir, des données enregistrées avant le tir, des données enregistrées après le tir, et des résultats de l’analyse de la résolution du tir.
[0028] Dans un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de génération d’un rapport d’analyse de résolution de tir, et d’un rapport d’analyse temporelle de tir. [0029] Dans un mode de réalisation, le procédé comprend une étape d’envoi des rapports d’analyse.
[0030] L’invention dans un autre aspect couvre un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code non transitoire permettant d’effectuer les étapes du procédé tel que revendiqué lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
Description des figures
[0031 ] Différents aspects et avantages de l’invention vont apparaître en appui de la description d’un mode préféré d’implémentation de l’invention mais non limitatif, avec référence aux figures ci-dessous :
[0032] [Fig.1 ] illustre schématiquement le dispositif de l’invention dans un mode de réalisation ;
[0033] [Fig.2] illustre schématiquement les fonctions générales opérées par les différents composants du dispositif de l’invention ;
[0034] [Fig.3] illustre schématiquement la phase d’enregistrement des données selon un mode de réalisation du procédé de l’invention selon; et
[Fig.4] illustre schématiquement la phase de traitement des données selon un mode de réalisation du procédé de l’invention.
Description détaillée de l’invention
[0035] D’une manière générale, pour répondre à la problématique évoquée, le dispositif (100) de l’invention est montré sur la figure 1 comme équipant une arme. Il est constitué principalement:
- d’un module d’acquisition de données (102, 104, 106, 108) ;
- d’un module de stockage et de calcul (1 10) ; et
- d’un module de transmission de données (1 12).
[0036] De manière plus précise, dans un mode de réalisation du dispositif de l’invention pour équiper une arme, le module d’acquisition de données est composé au moins d’un télémètre (102) apte à acquérir des données de distance d’une cible (10), au moins une caméra (104, 106) apte à acquérir des images en ligne de visée et au moins une centrale inertielle (108) de type IMU 3 axes apte à détecter le mouvement de la culasse de l’arme au moment d’un tir. Cependant, le module d’acquisition de données peut être adapté en fonction du contexte opérationnel, tel que par exemple pour des tirs à courte portée, il ne requière qu’une seule caméra à champ large, et une IMU. Dans un autre mode de réalisation, le module comprend deux caméras (104, 106) ayant des largeurs de champ différentes, une à champ large et l’autre à champ étroit.
[0037] Le module de stockage et calcul (1 10) permet l’analyse, le traitement et le stockage de données. Dans un mode de réalisation il est composé d’un calculateur utilisant des ressources de type CPU et de type GPU (dédié à des calculs effectués par des réseaux de neurones par exemple), d’une base de données d’apprentissage (208) comprenant des informations relatives à des cibles (personnes, véhicules, ...) utilisées pour les calculs de détection de cible, et d’une capacité de stockage de données (210). Le module de calcul comprend aussi une horloge temps réel qui permet de garantir une datation précise et sans dérive des données collectées.
[0038] Le module de transmission de données (112) permet une communication vers un dispositif distant, de manière préférentielle par une liaison sans fil.
[0039] La figure 2 illustre schématiquement les fonctions générales opérées par les différents composants du dispositif de l’invention, et les figures 3 et 4 les détaillent.
[0040] Le procédé d’analyse débute par la détection du déclenchement d’un tir (202). La mesure du moment du départ d’un projectile est faite par les capteurs de la centrale inertielle (108) qui détectent le mouvement de la culasse de l’arme, i.e. les vibrations simultanées sur les trois axes.
[0041 ] La détection de l’instant de départ du tir déclenche l’enregistrement (204) des vues par la ou les caméras (104, 106). La cible (10) visée par le canon est enregistrée numériquement par voie électro-optique au moyen préférentiellement de plusieurs caméras, lesquelles sont à la fois multi-spectrales (visible / infra rouge) et multi-champs, et ce pendant tout le temps du déplacement de la munition ainsi qu’après l’impact. Afin de déterminer la ligne de visée, le dispositif utilise une image à champ large et une image à champ étroit réelles, les images étant obtenues lors du pointage capté par le système de caméras haute résolution multi spectrale. Le basculement champ
large/champ étroit se fait automatiquement sur un critère de distance afin d’assurer la résolution optimale pour la segmentation ultérieure (214) de l’image. De manière préférentielle, deux caméras sont utilisées, chaque caméra étant calibrée de manière indépendante pour permettre la correction de parallaxe et de balistique par le module de calcul. [0042] L’enregistrement numérique vidéo (204) fait par l’ensemble des capteurs est stocké et analysé (206) directement par le calculateur (1 10) embarqué dans le dispositif. Le calculateur qui analyse les images issues des caméras est apte à :
- calculer la position d’impact dans l’image ;
- détecter et reconnaître les éléments touchés dans l’image (personnes, animaux, objets).
[0043] L’homme de l’art comprend que la présente invention peut s’implémenter à partir d’éléments matériel et logiciel. Les traitements de données peuvent être effectués par un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code non transitoire.
[0044] Un mécanisme de synchronisation permet de synchroniser les données enregistrées par l’ensemble des composants afin d’assurer la cohérence des
informations de débriefing.
[0045] Les images sont stockées sur la mémoire embarquée (210). Si le mode de diffusion est activé, ces images sont transmises (212) en temps réel pour analyse et segmentation (214) à un dispositif extérieur (216) afin de contrôler l’évolution du pointage avant et après le tir.
[0046] Le fonctionnement du système peut être découpé en deux grandes phases : une première phase d’enregistrement des données représentée par la figure 3, et une deuxième phase de traitement des données représentée par la figure 4.
[0047] La phase d’enregistrement des données comporte la séquence d’étapes suivantes:
301 : Déclenchement du tir : l’opérateur appuie sur la détente de l’arme.
302 : Détection du Tir :
- - l’accéléromètre (IMU) détecte le mouvement de la culasse ; et
- - le calculateur interprète le mouvement de la culasse sur une fenêtre temporelle pour en déduire le déclenchement du tir par comparaison avec une signature de tir pré enregistrée.
- 303 : Enregistrement des données « A » disponibles immédiatement après le tir :
- - récupération dans un buffer circulaire de l’image au moment du tir. Cette image est notée image‘C’ (comme centrale) ;
- - acquisition de la distance à la cible grâce au télémètre ; et
- - génération d’un paquet de données «A» envoyées au calculateur pour traitement. - 304 : Enregistrement des données « B » disponibles‘M’ secondes après le tir :
- - déclenchement d’une boucle d’attente de M secondes. Dans un mode de réalisation, le paramètre‘M’ peut être fixé à M=1 seconde ;
- - à la fin de l’attente, récupération dans le buffer circulaire des
images correspondantes à‘N’ secondes avant le tir et aux‘M’ secondes après le tir. Dans un mode de réalisation, le paramètre‘N’ peut être fixé à N= 2 secondes ; et
- - génération d’un paquet de données «B» envoyées au calculateur pour traitement.
- 305 : Fin de l’enregistrement
[0048] La phase de traitement des données illustrée par la figure 4, comporte deux séquences de traitement effectuées dans des processus séparés (400, 410). Une première séquence (400) est dédiée à la résolution du tir. Elle est très rapide (de l’ordre de la durée de vol de la munition) et ne s’appuie que sur les données «A» disponibles immédiatement après le tir. Une deuxième séquence (410) de traitement est plus lente et permet une analyse temporelle du tir. Elle s’appuie sur les données «A» et «B» et sur la première séquence, et permet de générer un rapport de tir.
[0049] La première séquence (400) de traitement des données « A » permet une analyse de la résolution d’un tir, et comporte les étapes suivantes :
- 401 : Détection des objets présents sur l’image C via des algorithmes de détection et de reconnaissance. Cette étape permet d’identifier des cibles statiques, des humains, des éléments de mobilier intérieur ou urbain, des armes, des véhicules, etc...
- 402 : Calcul balistique. Cette étape permet de déterminer la position touchée dans l’image C par la munition, en utilisant les données du télémètre, les informations de projection de la/les caméra(s) et le profil balistique de l’arme et de ses munitions.
- 403 : Détection de l’objet cible : si un objet détecté à l’étape précédente est présent à la position touchée dans l’image par la munition (calculée à l’étape 6), le procédé passe à l’étape suivante 404, sinon le processus de la première séquence s’arrête et les informations de balistique sont communiquées à la deuxième séquence.
- 404 : Identification de la cible (personne connue, cible d’un certain type, véhicule particulier, ...). Dans le cas d’un objet comportant des sous-parties identifiées, le procédé permet d’identifier la sous-partie touchée. Par exemple, pour un humain, un bras, un tronc, une jambe ou une tête.
- 405 : Tracé et enregistrement des données d’identification et de balistique sur l’image C. Communication de ces informations pour la deuxième séquence. - 406 : Etablissement d’un rapport à destination de la cible touchée pour l’avertir qu’elle a été touchée.
- 408 : Envoi optionnel du rapport par liaison sans fil.
[0050] La deuxième séquence (410) de traitement des données permet une analyse temporelle du tir, et comporte les étapes suivantes :
- 41 1 : Calcul du flux optique pour en déduire la déviation de l’arme en pixel, avant et après le tir.
- 412 : Utilisation des paramètres de projection de la caméra pour calculer le
mouvement angulaire de l’arme (en degrés).
- 413 : Utilisation des informations de distance à la cible pour calculer le mouvement linéaire du point de visé dans le repère de la cible (en mètre).
- 414 : Agrégation et tracé des informations de tir sur l’image C :
- - mouvement de la ligne de visée ;
- - données d’identification de cible (si disponible) ;
- - point d’impact calculé par la balistique ;
- 415 : Génération de données de qualimétrie sur le tir effectué:
- - déviation de l’arme ;
- - score de tir si la cible touchée permet l’établissement d’un score ;
- - autres ...
- 416 : Etablissement d’un rapport de tir numérique: génération d’un rapport synthétique (image, fichier de données) ;
- 418 : Optionnellement envoi par liaison sans fil (4G, 5G, Bluetooth, wifi) à un ordinateur distant (tablette, smartphone, casque de réalité augmenté) pour visualisation par un instructeur ; et
- 420 : Sauvegarde du rapport sur mémoire statique, type mémoire flash.
[0051 ] La présente description illustre un mode de réalisation de l’invention, mais n’est pas limitative. L’exemple a été choisi pour permettre une bonne compréhension des principes de l’invention, et une application concrète, mais n’est pas exhaustif mais la description doit permettre à l’homme du métier d’apporter des modifications et variantes d’implémentation en gardant les mêmes principes. Ainsi, par exemple, il est
envisageable des extensions des fonctionnalités du système par ajout par exemple d’un système de positionnement de joueurs dans le cas d’un entraînement collectif impliquant de grands déplacements.

Claims

REVENDICATIONS
1. Un procédé permettant d’analyser l’impact d’un tir par arme sur une cible, comprenant les étapes suivantes :
- détection (302) du déclenchement (301 ) d’un tir;
- enregistrement (303, 304) de données d’image en ligne de visée avant le tir, immédiatement après le tir, et après le tir ;
- analyse de la résolution du tir (400) par le traitement des données enregistrées immédiatement après le tir ; et
- analyse temporelle du tir (410) par le traitement des données enregistrées
immédiatement après le tir, des données enregistrées avant le tir, des données enregistrées après le tir, et des résultats de l’analyse de la résolution du tir.
2. Le procédé selon la revendication 1 dans lequel l’étape (302) de détection du déclenchement d’un tir comprend les étapes de :
- détecter le mouvement de la culasse de l’arme ; et
- calculer à partir du mouvement de la culasse détecté le moment du départ d’un projectile.
3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l’étape (303)
d’enregistrement de données d’image en ligne de visée immédiatement après le tir comprend les étapes de :
- acquérir une image en ligne de visée au moment du tir ;
- acquérir la distance à la cible ; et
- générer un paquet de données d’image en ligne de visée immédiatement après le tir.
4. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel l’étape (304) d’enregistrement de données d’image en ligne de visée avant le tir et de données d’image en ligne de visée après le tir comprend les étapes de :
- déclencher un délai‘M’ d’attente ;
- récupérer à la fin du délai d’attente, des images en ligne de visée pour un délai‘N’ avant le tir et des images en ligne de visée pour le délai‘M’ après le tir ; et
- générer un paquet de données d’image en ligne de visée avant le tir et de données d’image en ligne de visée après le tir.
5. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel l’étape (400) d’analyse de la résolution du tir comprend les étapes de: - détecter (401 ) des objets présents sur l’image en ligne de visée au moment du tir ;
- déterminer (402) sur l’image en ligne de visée au moment du tir, la position touchée par le tir ;
- déterminer (403) si un objet détecté est à la position touchée par le tir :
- si un objet détecté est présent à la position touchée, identifier (404) l’objet et tracer (405) les données d’identification de l’objet et de la balistique sur l’image en ligne de visée au moment du tir ;
- s’il n’y a pas d’objet détecté à la position touchée, générer des informations de la balistique.
6. Le procédé selon la revendication 5 comprenant de plus après l’étape
d’identification de l’objet, une étape (406) d’établir un rapport de résolution du tir.
7. Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel l’étape (410) d’analyse temporelle du tir comprend les étapes de:
- déterminer (41 1 ) la déviation de l’arme, avant et après le tir ;
- calculer (412) le mouvement angulaire de l’arme ;
- calculer (413) le mouvement linéaire du point de visé dans le repère de la cible ;
- agréger et tracer (414) les informations de tir sur l’image en ligne de visée au moment du tir ; et
- générer (415) des données de qualimétrie sur le tir effectué.
8. Le procédé selon la revendication 7 comprenant de plus une étape (416) d’établir un rapport d’analyse temporelle de tir.
9. . Le procédé selon la revendication 6 ou 8 comprenant de plus une étape d’envoi (408, 418) des rapports d’analyse.
10. Un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code non transitoire permettant d’effectuer les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
11. Dispositif pour analyser l’impact d’un tir par arme sur une cible comprenant des moyens pour mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
12. Arme de tir comprenant un dispositif selon la revendication 1 1.
13. Simulateur de tir comprenant un dispositif selon la revendication 11.
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