FR2569833A1

FR2569833A1 - Method and system for simulating air-to-air firing

Info

Publication number: FR2569833A1
Application number: FR7929153A
Authority: FR
Inventors: Christian Brisseau
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1979-11-27
Filing date: 1979-11-27
Publication date: 1986-03-07
Also published as: NL8005915A; DE3043767A1; IT8068814A0; IT1129917B

Abstract

System allowing the simulation of air-to-air firing by defining a synchronous firing of imaginary shells by a periodic emission of light illuminating the target. It comprises a pulsed laser 1-2 and a deflector 3-4 to orientate the beam. The reception system, which is coaxial with the emission, comprises optics 7-8, a four-quadrant detector 9, a chronometer 11 and an angular deviation meter 10 to identify the position of the target. By means of these data and the flight data of the firing aircraft, a computer 13 periodically determines the position of the imaginary shells, the deflection commands for the beam and the result of the firing. The invention applies to the training of pilots.

Description

La présente invention concerne un procédé et un système de simulation de tir air-air. The present invention relates to a method and a system for air-to-air fire simulation.

L'entraînement des pilotes au tir air-air, c'està-dire sur une cible mobile aérienne censée représenter généralement un avion ennemi à atteindre, s'effectue de manière connue à tir réel sur une cible tractée. The training of pilots in air-to-air shooting, that is to say on an air moving target which is supposed to generally represent an enemy aircraft to be reached, is carried out in a known manner with live fire on a towed target.

Cette procédure présente plusieurs inconvénients. La cible étant tractée, elle n'est susceptible que d'évolutions limitées pour échapper au tir des poursuivants, ces évolutions ne correspondant pas aux conditions réelles d'une cible autonome pilotée. En outre, il y a lieu de prendre en considération le cot des obus et divers projectiles utilisés, ce er- nier facteur pouvant influer sur la durée et le nombre des séances d'entraînement > . This procedure has several drawbacks. The target being towed, it is only susceptible to limited evolutions to escape the pursuit of fire, these evolutions do not correspond to the real conditions of an autonomous piloted target. In addition, the cost of shells and various projectiles used should be taken into account, this latter factor being able to influence the duration and number of training sessions.

L'objet de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en produisant un tir simulé car n'utilisant pas de vrais projectiles mais un faisceau lumineux ce qui autorise le tir sur une cible autonome. The object of the present invention is to remedy these drawbacks by producing a simulated shot because it does not use real projectiles but a light beam which allows shooting on an autonomous target.

Les avantages qui en résultent sont de placer les pilotes stagiaires dans des conditions de tir correspondant sensiblement aux conditions réelles étant donné la liberté de manoeuvre de la cible, et de permettre à coût comparable, d'accroitre la durée et le nombre des séances d'entralnement. The resulting advantages are to place the trainee pilots in shooting conditions corresponding substantially to the real conditions given the freedom of maneuver of the target, and to allow, at comparable cost, to increase the duration and the number of training sessions. training.

Suivant une caractéristique de l'invention, les obus fictifs sont considérés tirer en synchronisme avec l'érIssion régulière d'une impulsion lumineuse et, leurs directions et positions sont déterminées par le bacul péridiquerr.ent en tenant compte des évolu- ticns de ia cible z do l'avion pour traduire un rés'ltat de tir. According to a characteristic of the invention, the fictitious shells are considered to fire in synchronism with the regular erosion of a light pulse and, their directions and positions are determined by the periodic bacul taking into account the evolutions of the target. z do the plane to translate a shooting result.

Suivant une autre caractéristique de l'invention > le système simulateur de tir air-air comporte, un illuminateur laser à impulsions,un diasporamètre pour orienter l'axe du faisceau émis, une optique réceptrice pour recevoir dans un champ coaxial avec celui d'émission et focaliser le rayonnement reçu sur un photodétecteur à quatre quadrants, les signaux détectés alimentant un circuit de télémétrie pour mesurer la distance avion-cible et un circuit d'écartométrie pour mesurer le dépointage angulaire de la cible, un calculateur déterminant périodiquement, à partir de la position de la cible et de données de vol et d'attitude de l'avion, la direction de pointage de l'axe selon celle de l'obus fictif dangereux situé sensiblement à la meme distance de l'avion que la cible, en sorte d'obtenir le résultat de tir par l'écartométrie. According to another characteristic of the invention> the air-air firing simulator system comprises, a pulsed laser illuminator, a diasporameter for orienting the axis of the emitted beam, a receiving optic for receiving in a coaxial field with that of emission and focusing the received radiation on a four-quadrant photodetector, the detected signals supplying a telemetry circuit for measuring the plane-target distance and a deviation circuit for measuring the angular deviation of the target, a computer determining periodically from the position of the target and of flight data and attitude of the airplane, the direction of pointing of the axis according to that of the dangerous fictitious shell located substantially at the same distance from the airplane as the target, in sort of get the firing result by deviation.

Les particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit donnée à titre d'exemple non limitatif à laide des figures annexées qui représentent
la figure 1, un diagramme général d'un système
de simulation de tir conforme à l'invention
. les figures 2 et 3, des schémas relatifs au
procédé utilisé pour simuler un tir fictif et
définir l'obus dangereux ;
la figure 4, un schéma des champs respectifs
d'émission,de réception et autres
. la figure 5, un diagramme chronologique du
processus périodique de traitement utilisé
par le système de simulation de tir
. les figures 6 et 7, un schéma et un diagramme
de réalisation du système de simulation.The features and advantages of the invention will become apparent from the following description given by way of nonlimiting example with the aid of the appended figures which represent
Figure 1, a general diagram of a system
fire simulation according to the invention
. Figures 2 and 3, diagrams relating to
process used to simulate a fictional shot and
define the dangerous shell;
Figure 4, a diagram of the respective fields
transmission, reception and others
. Figure 5, a chronological diagram of the
periodic processing process used
by the fire simulation system
. Figures 6 and 7, a diagram and a diagram
of the simulation system.

Le système de simulation de tir air-air représenté sur le diagramme de la figure 1 comporte des moyens d'émission d'un faisceau lumineux de divergence déterminée pour couvrir un champ d'illumination envisagé, l'émission étant produite sous forme d'une impulsion lumineuse périodique Ces moyens sont réalisés de préférence à l'aide d'un laser à impulsions 1 et d'un dispositif optique divergent 2 qui peut etre constitué par une simple lentille. Le faisceau produit présente une divergence d'angle +X par rapport à son axe optique Z . I1 est prévu en sortie un dispositif déviateur pour modifier l'orientation de 11 axe Z dans un champ de déviation déterminé de demi-angle ss au sommet.Le déviateur est constitué par un diasporamètre dans la représentation faite, groupant deux prismes 3-4 accolés par une face et entraînés en rotation par des dispositifs de servocommande 5 et 6. Un miroir réfléchissant 7 incliné sur l'axe Z permet de renvoyer le rayonnement reçu sur une optique de focalisation 8 vers un détecteur 9 du type à quatre quadrants. -Le miroir est disposé entre la lentille 2 et le diasporamètre 3-4 et il est troué au centre pour laisser passer le rayonnement laser. L'optique réceptrice .7-8 avec le détecteur 9 déterminent un champ de réception coaxial avec celui d'émission et interne à ce dernier, c'est-à-dire de demi-angle au sommet au plus égal à O.La coaxialité est obtenue par réglage de l'inclinaison du miroir plan 7 sur l'axe Z pour que cette direction réfléchie corresponde à celle de l'axe Z' de l'ensemble récepteur 8-9. La partie réception comporte, en aval du détecteur 9, un circuit d'écartométrie angulaire 10 et un circuit de télémétrie 11. Le circuit d'écartométrie 10 élabore de manière connue les coordonnées EX,EY de l'image de la cible détectée par rapport à deux axes cartésiens X et Y de référence , ces coordonnées traduisant le dépointage angulaire de la cible par rapport à l'axe. Ces écarts sont calculés par le circuit 10 à partir des quatre sorties de détection. Par contre ces sorties sont regroupées en une sortie unique pour alimenter le télémètre 11 qui mesure la distance D de la cible à l'avion tireur, par chronométrie entre l'instant d'émission d'une impulsion et celui de détection de l'écho. The air-to-air firing simulation system shown in the diagram in FIG. 1 comprises means for emitting a light beam of determined divergence to cover a planned field of illumination, the emission being produced in the form of a periodic light pulse These means are preferably produced using a pulse laser 1 and a divergent optical device 2 which may be constituted by a simple lens. The beam produced has a divergence of angle + X with respect to its optical axis Z. A deflector device is provided at the output to modify the orientation of the Z axis in a determined deflection field of half-angle ss at the top. The deflector consists of a diasporameter in the representation made, grouping two prisms 3-4 joined together by one face and driven in rotation by servo-control devices 5 and 6. A reflecting mirror 7 inclined on the Z axis makes it possible to return the radiation received on a focusing optic 8 to a detector 9 of the four-quadrant type. -The mirror is placed between the lens 2 and the diasporameter 3-4 and it is perforated in the center to let pass the laser radiation. The receiving optics .7-8 with the detector 9 determine a receiving field coaxial with that of emission and internal to the latter, that is to say of half-angle at the apex at most equal to O. Coaxiality is obtained by adjusting the inclination of the plane mirror 7 on the Z axis so that this reflected direction corresponds to that of the Z ′ axis of the receiver assembly 8-9. The reception part comprises, downstream of the detector 9, an angular deviation circuit 10 and a telemetry circuit 11. The deviation circuit 10 elaborates in known manner the coordinates EX, EY of the image of the target detected relative to to two Cartesian axes X and Y of reference, these coordinates translating the angular depointing of the target relative to the axis. These differences are calculated by the circuit 10 from the four detection outputs. On the other hand, these outputs are grouped into a single output to supply the rangefinder 11 which measures the distance D from the target to the firing plane, by chronometry between the moment of emission of a pulse and that of detection of the echo .

Au tire des mesures usuelles on signale que la voie optique réceptrice est complétée par un dispositif de filtrage optique dans la bande du rayonnement laser et que la cible est rendue -coopérante en 1 'équi- pant de dispositif rétroréflecteur (catadioptre ou autre) adapté à la fréquence d'illumination utilisée. According to the usual measurements, it is indicated that the receiving optical channel is completed by an optical filtering device in the band of the laser radiation and that the target is made -cooperating by equipping it with a retroreflective device (reflector or other) adapted to the frequency of illumination used.

Ces moyens conventionnels n'ont pas été représentés.These conventional means have not been shown.

La partie restante du système est essentiellement constituée par un circuit d'interfaces 12 et un calculateur 13. Le circuit d'interfaces 12 relie le calculateur 13 aux circuits de télémétrie 11 et d'écartométrie 10 et aux circuits d'asservissement de position 5-6 du diasporamètre 3-4. The remaining part of the system essentially consists of an interface circuit 12 and a computer 13. The interface circuit 12 connects the computer 13 to the telemetry 11 and deviation measurement circuits 10 and to the position control circuits 5- 6 of the diasporameter 3-4.

En fait, le calculateur 13 peut être considéré comme faisant partie du matériel de bord équipant déjà l'avion porteur, ainsi que les éléments annexes référencés 14 et 15 qui représentent respectivement des capteurs divers, et la détente canon à la disposition de l'opérateur sur le manche. Ainsi le système peut etre formé par l'ensemble des éléments 1 à 12, installé à bord et connecté au calculateur. Les liaisons comportent une connexion de commande ST au laser 1 et deux voies bus unidirectionnelles B1, B2 avec le circuit d'interfaces 12. In fact, the computer 13 can be considered as part of the on-board equipment already fitted to the carrier aircraft, as well as the annexed elements referenced 14 and 15 which respectively represent various sensors, and the barrel trigger available to the operator. on the handle. Thus the system can be formed by all of the elements 1 to 12, installed on board and connected to the computer. The links include a control connection ST to the laser 1 and two unidirectional bus channels B1, B2 with the interface circuit 12.

La structure du système ayant été définie à l'aide de la figure 1, on décrit maintenant le fonctionnement qui permettra de faire apparaître le principe utilisé et le procédé mis en oeuvre. The structure of the system having been defined with the aid of FIG. 1, a description will now be given of the operation which will make it possible to reveal the principle used and the process implemented.

Le principe consiste à définir un tir-d'obus fictifs à la place de vrais obus de caractéristiques balistiques données, à connaître pratiquement à tout moment la position et la trajectoire de ces obus fictifs etd'en déduire le résultat de tir
Les instants de tir sont définis par l'émission laser en considérant qu'à chaque impulsion émise un obus fictif est tiré en synchronisme avec cette impulsion. La direction initiale du tir est celle de l'axe canon dont la position est connue par rapport au référentiel --avion. Les dispositifs capteurs annexes 14 permettent de connaître à tout instant les paramètres de vol et 11 attitude de l'avion tireur , ces informations sont traduites sous forme de données numériques transmises au calculateur 13.The principle consists in defining a fictitious shell fire in place of real shells of given ballistic characteristics, in knowing practically at all times the position and the trajectory of these fictitious shells and in deducing from them the firing result
The firing moments are defined by the laser emission by considering that with each pulse emitted a fictitious shell is fired in synchronism with this pulse. The initial direction of fire is that of the cannon axis, the position of which is known with respect to the - airplane reference frame. The auxiliary sensor devices 14 make it possible to know at any time the flight parameters and attitude of the gunner aircraft, this information is translated in the form of digital data transmitted to the computer 13.

A l'aide de ces données le calculateur 13 peut calculer les directions respectives correspondant aux trajectoires des obus fictifs successifs ainsi que les positions respectives de ces obus. Afin de ne pas charger le calculateur avec des données inutiles le nombre d'obus pris en compte est limité à un nombre n , par exemple n = 10, englobant les n derniers tirs effectués. Les calculs sont renouvelés périodiquement, par exemple à la cadence du tir c'est-a- dire à celle de l'illuminateur.Using these data, the computer 13 can calculate the respective directions corresponding to the trajectories of the successive fictitious shells as well as the respective positions of these shells. In order not to load the computer with unnecessary data, the number of shells taken into account is limited to a number n, for example n = 10, including the n last shots fired. The calculations are renewed periodically, for example at the rate of fire, that is to say that of the illuminator.

L'obus fictif susceptible dlintercepter la cible constitue 11 obus dangereux à identifier pour traduire un resultat de tir. Pour celà il est nécessaire de connaître l'évolution de cible ; cette évolution est connue grâce aux données de distance D et d'-écar- tométrie EX,EY transmises au calculateur. De manière préferée, le résultat de tir est donné par le calcul de l'angle e entre la direction cible-avion tireur et la direction cible-obus dangereux comme représenté sur la figure 2. Les obus ou projectiles fictifs dési gns Pj-l, Pj, Pj+l ont été tirés précédemment à des instants tj-T, tj, tj+ T ; T représentant la période d'émission.L'obus dangereux Pj est celui qui a l'instant de calcul considéré est le plus susceptible d'atteindre la cible C. The fictitious shell capable of intercepting the target constitutes 11 dangerous shells to identify in order to translate a firing result. For this it is necessary to know the evolution of the target; this change is known thanks to the distance D and variance data EX, EY transmitted to the computer. Preferably, the firing result is given by the calculation of the angle e between the target-shooter direction and the target-dangerous shell direction as shown in FIG. 2. The fictitious shells or projectiles design Pj-1, Pj, Pj + 1 were previously drawn at times tj-T, tj, tj + T; T representing the emission period. The dangerous bus Pj is the one that at the considered calculation time is most likely to reach target C.

Dans l'exemple envisagé ci-après, l'obus dangereux est défini de manière ûn peu différente schématisée sur la figure 3. Il consiste en un obus fictif P'j qui se situe à l'instant de calcul considéré à la même distance D de l'avion tireur A que la cible C et sa position est interpollée à l'aide des deux obus fictifs
Pj et Pj-l qui encadrent la cible C. La direction de
P'j peut être considérée passant par la position Aj de l'avion à l'instant de tir tj antérieur (instant de tir du projectile Pj le plus proche de P'j). En fait, les obus fictifs sont suffisamment proches les uns des autres à la distance D de tir compte-tenu d'une cadence rapide de tir ce qui permet de faire cette approximation de distance sans nuire à la précision du système.In the example envisaged below, the dangerous shell is defined in a slightly different way, shown diagrammatically in FIG. 3. It consists of a fictitious shell P'j which is located at the instant of calculation considered at the same distance D from the firing plane A that the target C and its position is interpolated using the two fictitious shells
Pj and Pj-l which frame target C. The direction of
P'j can be considered passing through the position Aj of the aircraft at the instant of firing tj anterior (instant of firing of the projectile Pj closest to P'j). In fact, the fictitious shells are close enough to each other at the shooting distance D taking into account a rapid rate of fire which allows this distance to be approximated without compromising the accuracy of the system.

L'axe de visée Zo du système en sortie du déviateur est asservi dans la direction calculée de l'obus dangereux. Cet axe optique est commun aux champs d'émission et de réception ; il correspond au centre du détecteur 9 à quatre quadrants et l'écartométrie de l'émission laser sur la cible fournit directement l'écart caractéristique de la qualité du tir. The line of sight Zo of the system at the exit of the deflector is controlled in the calculated direction of the dangerous shell. This optical axis is common to the emission and reception fields; it corresponds to the center of the four quadrant detector 9 and the deviation from the laser emission on the target directly provides the characteristic deviation from the quality of the shot.

Le principe énoncé précédemment nécéssite la mesure de la distance tireur-cible et la mesure des paramètres de vol de l'avion tireur. The principle stated above requires the measurement of the gunner-target distance and the measurement of the flight parameters of the gunner aircraft.

La distance de la cible est mesurée par télémétrie laser. La puissance d'émission laser obtenue avec un cristal YAG permet de couvrir le champ instantané désiré et élimine la nécessité d'un balayage mécanique complexe de recherche de la cible. Le faisceau d'émission laser, qui est naturellement peu divergent, traverse l'optique divergente 2 et couvre ainsi la totalité du champ d'acquisition 2Q de la cible. Un dispositif rétroréflecteur installé sur l'avion cible permet d'obtenir un écho ponctuel et une énergie de réception suffisante, compte tenu de la divergence du faisceau d'émission.L'écho est reçu par la cellule photo-électrique 9 à quatre quadrants, pour être usilisé d'une part pour la fonction télémétrie, d'autre part pour la fonction écartométrie.Le circuit électronique de chronometrie 11 mesure le temps entre l'impulsion laser émise et l'écho de réception. The distance from the target is measured by laser telemetry. The laser emission power obtained with a YAG crystal makes it possible to cover the desired instantaneous field and eliminates the need for a complex mechanical scanning to find the target. The laser emission beam, which is naturally not very divergent, crosses the divergent optics 2 and thus covers the entire acquisition field 2Q of the target. A retroreflective device installed on the target aircraft makes it possible to obtain a point echo and sufficient reception energy, taking into account the divergence of the emission beam. The echo is received by the four-quadrant photoelectric cell 9, to be used on the one hand for the telemetry function, on the other hand for the deviation measurement function. The electronic timing circuit 11 measures the time between the laser pulse emitted and the reception echo.

Ce temps étant proportionnel à la distance avioncible, le circuit de chronométrie donne une mesure de la distance de la cible à chaque réception d'un écho laser.This time being proportional to the target distance, the chronometry circuit gives a measurement of the distance from the target each time a laser echo is received.

La mesure des paramètres de vol de l'avion tireur élaborée par les dispositifs capteurs annexés 14 est transmise au calculateur de bord 13 pour permettre le calcul de la trajectoire d'un obus par rapport au référentiel avion considéré à l'instant du tir de cet obus, et le calcul du déplacement (translation du centre de gravité et rotation autour du centre de gravité) de l'avion par rapport au référentiel avion considéré à l'instant du tir de l'obus. La combinaison de ces deux calculs permet de calculer à tout instant la direction et la distance par rapport à l'avion tireur d'un obus précédemment tiré, et de déduire de la position des n obus pris en compte celle de l'obus dangereux. The measurement of the flight parameters of the gunner aircraft developed by the attached sensor devices 14 is transmitted to the onboard computer 13 to allow the calculation of the trajectory of a shell relative to the aircraft frame of reference considered at the time of the firing of this shell, and the calculation of the displacement (translation of the center of gravity and rotation around the center of gravity) of the aircraft with respect to the aircraft reference system considered at the time of the firing of the shell. The combination of these two calculations makes it possible to calculate at any time the direction and the distance with respect to the firing plane of a previously fired shell, and to deduce from the position of the n shells taken into account that of the dangerous shell.

Les paramètres utilisés diffèrent suivant que l'avion est équipé d'une centrale à inertie ou d'une centrale gyroscopique. Dans les deux cas, le calcul de la trajectoire de l'obus par rapport au référentiel avion à l'instant du tir utilise les paramètres suivants : vitesse propre de l'avion, densité de l'air (ou altitude barométrique), roulis, tangage, incidence, dérapage (éventuellement). The parameters used differ depending on whether the aircraft is equipped with an inertial unit or a gyroscopic unit. In both cases, the calculation of the trajectory of the shell in relation to the aircraft reference system at the time of the firing uses the following parameters: aircraft own speed, air density (or barometric altitude), roll, pitch, incidence, skid (possibly).

En l'absence d'écho laser de la cible, le système ne connait pas la distance de la cible et ne peut donc pas calculer la direction de l'obus dangereux. In the absence of a laser echo from the target, the system does not know the distance from the target and therefore cannot calculate the direction of the dangerous shell.

Durant cette période préliminaire d'acquisition de la cible, le système est mis en marche pour produire les impulsions lumineuses successives et, tandis que le pilote dirige son appareil en rapprochement vers la cible, l'axe optique de sortie Zo va être pointé selon une direction déterminée susceptible d'intérêt pour la suite des opérations. Une direction intéressante peut etre définie telle que le champ de réception correspondant englobe les obus fictifs, ou le plus grand nombre de ceux-ci, situés dans une plage déterminée de distances dites par rapport à l'avion tireur, par exemple entre 300 et 1.500m. Cette direction est renouvelée à la cadence de l'émission laser qui est par exemple 1Hz durant cette phase préliminaire. Tant que la cible n'est pas acquise, c'est-à-dire n'est pas présente dans le champ de réception, le calculateur est programmé pour ne pas valider le tir en cas de manoeuvre de la détente canon 15 par l'opérateur. Dès réception d'un écho laser, la distance de la cible est mesurée et renouvelée à la cadence de l'émetteur, le centre du champ de réception étant dirigé dans la direction de l'obus dangereux situé à cette distance î la phase d'acquisition est terminée.During this preliminary period of target acquisition, the system is turned on to produce successive light pulses and, while the pilot directs his aircraft in approach to the target, the optical output axis Zo will be pointed at a specific management likely to be of interest for the continuation of operations. An interesting direction can be defined such that the corresponding reception field includes the fictitious shells, or the greatest number of these, located within a determined range of distances said with respect to the firing plane, for example between 300 and 1,500 m. This direction is renewed at the rate of the laser emission which is for example 1 Hz during this preliminary phase. As long as the target is not acquired, that is to say is not present in the reception field, the computer is programmed not to validate the firing in the event of operation of the trigger gun 15 by the operator. Upon reception of a laser echo, the distance from the target is measured and renewed at the rate of the transmitter, the center of the reception field being directed in the direction of the dangerous shell located at this distance from the phase of acquisition is complete.

Les avions de chasse actuels sont généralement dotés d'un appareil viseur (16 > .Fig.l) à travers lequel le pilote observe un certain champ. Le pilotage de l'avion est effectué en sorte de situer la cible en bonne position pour le tir dans le champ du viseur. Current fighter planes generally have a sighting device (16> .Fig.l) through which the pilot observes a certain field. The piloting of the plane is carried out so as to locate the target in good position for the shooting in the field of the sight.

A titre indicatif la figure 4 représente en CV le champ du viseur et comparativement le champ CD du déviateur (+ss), le champ CE d'émission (+o) et celui de réception
CR. Les champs CV et CD sont réglés coaxiaux faisant un angle déterminé avec l'axe longitudinal de l'avion qui peut être symbolisé par projection d'un réticule
RA. Un deuxième réticule RH représente la ligne d'horizon. Le champ de réception CR est légèrement inférieur à celui d'émission CE, leur centre commun a été représenté en G-étant entendu qu'il peut etre déplacé à l'intérieur du champ CD par l'organe déviateur prévu à cet effet.La direction de tir est visualisée par un réticule de tir RT entre RA et le centre 0, c'est sur ce réticule qu'il faut amener la cible visée pour produire un tir performant dans des conditions de distance données. En l'absence de viseur on considérera que le pilote effectue un tir au jugé.As an indication, Figure 4 shows in CV the field of the viewfinder and comparatively the field CD of the deflector (+ ss), the field CE of emission (+ o) and that of reception
CR. The CV and CD fields are set coaxial making a determined angle with the longitudinal axis of the plane which can be symbolized by projection of a reticle
RA. A second RH reticle represents the horizon line. The reception field CR is slightly lower than that of emission CE, their common center has been represented in G-it being understood that it can be moved inside the field CD by the deviating member provided for this purpose. direction of fire is displayed by a reticle firing RT between RA and the center 0, it is on this reticle that the target must be brought to produce a high-performance shot under given distance conditions. In the absence of a sight, the pilot will be considered to be making a judged shot.

Après acquisition de la cible, la commande de la détente canon 15 par. le pilote valide le tir et le système fournit les résultats de tir. Le champ de réception possède en son centre, dans un champ de 1" environ, une zone d'écartométrie linéaire deux axes qui donne l'écart de l'écho laser (cible) par rapport au centre du champ (l'obus dangereux). Cet écart est une mesure directe du résultat du tir et peut être présenté au pilote dans le viseur et/ou enregistré. Pour obtenir une bonne précision dynamique pendant le tir de la rafale validée, la cadence de tir laser peut être différente et supérieure à celle utilisée pendant l'acquisition, par exemple 5Hz aulieu de lEz. Ceci permet en outre de n'utiliser le laser à haut regime que pendant des durées très limitées.L'ordre de tir ST IFig.l) est fournit par le calculateur 13 à ltémetteur 1 pour cadencer ce dernier, le signal ST peut consister en un train d'impulsions régulières dont une sur cing seule ment est transmise en l'absence du signal de validation SV produit par action de la détente canon. After acquisition of the target, the control of the trigger gun 15 par. the pilot validates the shot and the system provides the shooting results. The reception field has in its center, in a field of about 1 ", a two-axis linear deviation zone which gives the deviation of the laser echo (target) from the center of the field (the dangerous shell) This difference is a direct measurement of the result of the shot and can be presented to the pilot in the viewfinder and / or recorded.To obtain good dynamic accuracy during the shooting of the validated burst, the laser firing rate can be different and higher than the one used during the acquisition, for example 5Hz in the middle of the Ez. This also makes it possible to use the laser at high speed only for very limited durations. The firing order ST IFig.l) is provided by the computer 13 to transmitter 1 for clocking the latter, the signal ST can consist of a train of regular pulses, one of which only five is transmitted in the absence of the validation signal SV produced by the action of the gun trigger.

La figure 5 résume un processus chronologique possible de gestion du système de simulation. La période de tir, ou période laser, est la durée séparant deux instants de tir successifs to et tl. Figure 5 summarizes a possible chronological process for managing the simulation system. The firing period, or laser period, is the duration separating two successive firing instants to and tl.

Chacune de ces périodes est divisée chronogiquement en plusieurs parties pour effectuer successivment différents calculs. Dans l'exemple représenté la période est divisée en huit cycles de durée T . Le calcul des paramètres avions-obus comporte : vitesse initiale des obus, distance parcourue par chaque obus, correction balistique obus, détermination du vecteur avion-projectile en axes sol,puis en axes avion en tenant compte de l'évolution de l'aviontdistance avion-projectile approchée puis précise en ne conservant en mémoire que les dix derniers tirs (n = 10), les paramètres du dernier obus tiré à to remplaçant ceux de l'obus le plus éloigné et ainsi de suite. Ce calcul des paramètres avion-obus est effectué un cycle sur deux, l'autre cycle étant reservé par priorité à la gestion de la simulation de tir proprement dite.Each of these periods is divided chronologically into several parts to successively perform different calculations. In the example shown, the period is divided into eight cycles of duration T. The calculation of the aircraft-shell parameters includes: initial speed of the shells, distance traveled by each shell, ballistic correction of the shell, determination of the aircraft-projectile vector in ground axes, then in aircraft axes taking into account the evolution of the aircraft -projectile approached then precise, keeping only the last ten shots in memory (n = 10), the parameters of the last shell fired at to replacing those of the most distant shell and so on. This calculation of the aircraft-shell parameters is carried out every other cycle, the other cycle being reserved as a priority for the management of the actual firing simulation.

En phase d'initialisation, le déviateur n'est pas positionné tant que les dix premiers obus n'ont pas été tirés. Pour tenir compte du temps de réponse du déviateur, le pointage de ce dernier est déclenché plusieurs cycles avant le tir et la prédiction d'obus dangereux à un instant de tir tl est révisée par une écartométrie corrigée à l'instant tl+ tl+Tultérieur. In the initialization phase, the diverter is not positioned until the first ten shells have been fired. To take into account the response time of the deflector, the aiming of the latter is triggered several cycles before firing and the prediction of dangerous shells at a firing instant tl is revised by a deviation corrected at the instant tl + tl + Tterior.

La réalisation du système peut etre envisagée sous la forme schématisée sur la figure 7 comprenant deux boitiers 20 et 21. The production of the system can be envisaged in the form shown diagrammatically in FIG. 7 comprising two boxes 20 and 21.

Le boîtier 20 est représenté plus en détail sur la figure 6. Il comporte le déviateur 22,un bloc optique et de détection 23, et les circuits d'émission laser 1 et de télémétrie 11. The box 20 is shown in more detail in FIG. 6. It comprises the deflector 22, an optical and detection unit 23, and the laser emission 1 and telemetry circuits 11.

Le déviateur 22 est constitué par les deux prismes 3-4 du diasporamètre asservis en rotation par les servomécanismes 5 et 6. Les ordres de rotation respectifs el et 92 des prismes sont calculés par l'unité arithmétique du. calculateur et transitent par le boîtier électrique 21 comprenant les amplificateurs d'asservissement dont la sortie commande les moteurs des servomécanismes en 5 et 6. Les deux prismes sont asservis séparément, le diasporamètre travaille en faisceau parallèle. La déviation de cet ensemble est dite en (p,Q), en p quand les prismes sont contrarotatifs et en e quand ils tournent ensemble. Le calculateur effectue la conversion site et gisement en p,e puis en consignes 81 et et &commat;2 de position.Chaque prisme est cylindrique, monté dans une couronne dentée et mobile en rotation par l'intermédiaire d'un des dispositif à roulements. L'entraînement est produit par un moteur continu et une chaîne de réduction. The deflector 22 is made up of the two prisms 3-4 of the diasporameter controlled in rotation by the servomechanisms 5 and 6. The respective orders of rotation el and 92 of the prisms are calculated by the arithmetic unit of. computer and pass through the electrical box 21 comprising the servo amplifiers whose output controls the motors of the servomechanisms at 5 and 6. The two prisms are slaved separately, the diasporameter works in parallel beam. The deviation of this set is said to be in (p, Q), in p when the prisms are counter-rotating and in e when they rotate together. The computer converts site and deposit into p, e then into setpoints 81 and and &commat; 2 of position. Each prism is cylindrical, mounted in a ring gear and movable in rotation by means of one of the bearing devices. The drive is produced by a continuous motor and a reduction chain.

Un témoin de position délivre un signal de recopie de position, ç et ç respectivement, il peut être réalisé à l'aide d'un potentiomètre entraîné par la couronne dentée. Des butées angulaires sont également définies pour délimiter la course des prismes en fonction du champ de balayage choisi.A position indicator delivers a position feedback signal, ç and ç respectively, it can be achieved using a potentiometer driven by the toothed crown. Angular stops are also defined to delimit the travel of the prisms according to the chosen scanning field.

Le bloc central 23 comporte un bloc optique pour l'émission laser et la réception vers le détecteur 9. The central block 23 includes an optical block for laser emission and reception towards the detector 9.

Les sorties SE de détection (ainsi qu'éventuellement la sortie somme pour effectuer une mesure pondérée) sont transmises aux circuits d'écartométrie 10 inclus dans le boîtier électronique 21. L'électronique de préamplification des échos laser est prévue en sortie du détecteur 9 dans le bloc central, elle n'a pas été figurée par souci de simplification. The outputs SE for detection (as well as possibly the sum output for carrying out a weighted measurement) are transmitted to the deviation circuits 10 included in the electronic unit 21. The electronics for preamplification of the laser echoes are provided at the output of the detector 9 in the central block, it has not been shown for the sake of simplification.

L'émetteur laser 1 inclut une cavité laser à barreau YAG. I1 reçoit du calculateur l'ordre de tir
ST via le boitier 21 et renvoie au calculateur la synchro de tir ST1 correspondant à l'instant d'émission d'impulsion lumineuse. Le signal ST1 est également transmis à la chronométrie 11 pour le calcul du temps représentatif de la distance écho laser.The laser transmitter 1 includes a laser cavity with a YAG bar. I1 receives the firing order from the computer
ST via the box 21 and returns to the computer the firing synchro ST1 corresponding to the instant of emission of light pulse. The signal ST1 is also transmitted to the timing 11 for the calculation of the time representative of the laser echo distance.

Le boîtier électronique 21 assure l'interface (12 fig.l) entre le calculateur et le déviateur pour la mise en forme analogique des consignes numériques de déviation (gel, 92) et la conversion inverse des signaux de recopie ( '? ). Il comporte l'écartométrie (lO,Fig.l) pour le traitement des quatre signaux détectés SE et assure la mise en forme numérique des informations cartésiennes d'écartométrie EX,EY et de l'information distance D provenant de la chronométrie 11. The electronic unit 21 provides the interface (12 fig.l) between the computer and the deflector for the analog shaping of the digital deviation instructions (gel, 92) and the reverse conversion of the feedback signals ('?). It includes the deviation measurement (10, FIG. 1) for the processing of the four detected signals SE and ensures the digital formatting of the Cartesian deviation information EX, EY and of the distance information D from the timing 11.

Le bloc 130 symbolise un circuit d'interface entrée/sortie numérique du calculateur 13. Block 130 symbolizes a digital input / output interface circuit of the computer 13.

La description qui précède à mis en évidence les avantages d'un système de simulation de tir air-air conforme à l'invention, avantages qui avaient déjà été signalés dans l'introduction et qui résident essentiellement en l'absence de tir d'obus réels et en la possibilité de reproduire des conditions réelles d'évolution grace à une cible autonome. The foregoing description has highlighted the advantages of an air-to-air fire simulation system according to the invention, advantages which had already been mentioned in the introduction and which reside essentially in the absence of shell fire. real and in the possibility of reproducing real conditions of evolution thanks to an autonomous target.

Les circuits de réception 10 et 11 n'ont pas été détaillés outre mesure . La chronométrie en 10 peut être obtenue aisément, par exemple en effectuant un comptage d'impulsions d'un signal d'horloge de fréquence multiple de celle 1/T d'émission, entre un instant d'émission et l'instant de retour de l'écho ; ce signal d'horloge sera délivré par le calculateur 13 dans le concept considéré où la synchronisation est produite par ce dernier. L'écartométrie en 11 fait appel également à des techniques connues ; on pourra se reporter entre autre à l'enseignement décrit dans la demande de brevet français nO 74.40035 du 6 Décembre 1974 publiée sous le nO 2.293.714. The reception circuits 10 and 11 have not been described in detail. The chronometry at 10 can be easily obtained, for example by carrying out a pulse count of a clock signal with a frequency multiple of that of emission 1 / T, between an instant of emission and the instant of return of the echo; this clock signal will be delivered by the computer 13 in the concept considered where the synchronization is produced by the latter. The 11 ecartometry also uses known techniques; reference may be made, inter alia, to the teaching described in French patent application No. 74.40035 of December 6, 1974 published under No. 2,293,714.

Le calcul des paramètres avion-obus fait appel à des équations de base qui correspondent à celles utilisées pour un calcul continu d'une ligne de traceur en conduite de tir. Ces équations sont adaptées au traitement numérique envisagé en considérant que le temps courant est donné par-l'expression jl ou T est l'intervalle entre deux calculs de position. Le calcul des vecteurs avion-obus peut être ramené à des opérations simples sur un certain nombre de paramètres calculés périodiquement par des sous-programmes . La programmation peut être effectuée de diverses manières selon des techniques en informatique relevant du savoirfaire et de ce fait n'est pas décrite, se situant hors de l'objet de la présente invention. The calculation of the aircraft-shell parameters uses basic equations which correspond to those used for a continuous calculation of a plotter line in fire control. These equations are adapted to the digital processing considered by considering that the current time is given by the expression jl or T is the interval between two position calculations. The calculation of the aircraft-shell vectors can be reduced to simple operations on a certain number of parameters calculated periodically by subroutines. The programming can be carried out in various ways according to computer techniques pertaining to the know how and therefore is not described, being outside the object of the present invention.

Le système de simulation qui vient d'etre décrit admét de nombreuses variantes de réalisation conformes aux caractéristiques exposées et donc, incluses dans le cadre de la présente invention. The simulation system which has just been described admits numerous variant embodiments in accordance with the characteristics set out and therefore included in the context of the present invention.

Les moyens d'émission peuvent consister en un laser
YAG, ou un laser à verre, ou une diode laser, etc...The emission means can consist of a laser
YAG, or a glass laser, or a laser diode, etc ...

Les moyens de déviation peuvent consister en un montage déviateur à miroir au lieu du montage diasporamètre décrit qui présente cependant une compacité plus élevée.The deflection means can consist of a deflection mirror assembly instead of the diasporameter assembly described which however has a higher compactness.

Les moyens de détection peuvent dans un même esprit être réalisés en utilisant une mosaïque détectrice comportant un nombre plus élevé d'éléments photodirecteurs que la matrice de base du type a' quatre quadrants citée dans la description en tant que senseur permettant la localisation angulaire ou écartométrie de cible. Une mosaïque détectrice, tel un senseur matriciel en circuit CCD (de l'appellation anglo-saxonne Charge Coupled
Device) permettant la détection d'image video peut ainsi être utilisé, les circuits de télémétrie et d'écartométrie étant organisés en conséquence pour procéder à la mesure des données D, EX et EY, en tenant compte, par exemple, d'un balayage ligne par ligne du détecteur. The detection means can in the same spirit be produced using a detector mosaic comprising a higher number of photodirector elements than the basic matrix of the four quadrant type cited in the description as a sensor allowing the angular localization or deviation measurement. target. A detector mosaic, like a matrix sensor in CCD circuit (from the Anglo-Saxon designation Charge Coupled
Device) enabling video image detection can thus be used, the telemetry and deviation measurement circuits being organized accordingly to measure the D, EX and EY data, taking account, for example, of a scan line by line of the detector.

Claims

1 - Air-to-air firing simulation method for simulating a shell fire from a firing plane towards an air target, using an on-board computer which receives the flight and attitude parameters of the plane, characterized in that it comprises the definition of a fictitious shell fire in synchronism with the periodic emission of a light pulse to illuminate the target, and the periodic determination of the position of the fictitious shells and the target to deduce therefrom the shooting result.

2 - A method of simulating air-to-air shooting according to claim 1, characterized in that it comprises - emission of a light beam of determined divergence to cover an illumination field (CE, + e), the emission being produced in the form of a periodic light pulse and the axis (Z) of the beam being orientable in a determined deflection field (CD, + ss), - reception of the light echo returned by the target illuminated by the beam, in a reception field (CR) internal to that of transmission and coaxial with the latter - detection of echo and measurement of the position of the target relative to the shooter plane. by telemetry and optical deviation measurement - use of a computer on board receiving said target position data and the flight and attitude parameters of the aircraft, in order to calculate during each emission period the position of the fictitious shells fired during the n preceding periods, the number n being determined to limit the taking into account by the calcula a fictitious shell being defined as a shell of known ballistic characteristics fired in synchronism with a light pulse, and to calculate the direction of the dangerous fictitious shell as being at a distance from the firing plane substantially equal to that presented by the target, and to further calculate the orientation to be given to the axis of the beam at each period to preserve it pointed substantially in the direction of the dangerous shell, that is to say capable of reaching the target and which is defined from the n shells considered - validation of the shot by the operator and taking into account of the validation by the computer to deliver at each period the result of the shot defined by the angular difference (e) between the target and the dangerous shell .

3 - Method according to claim 2, characterized in that the dangerous fictitious shell is defined as being at the same distance (D) from the gunner aircraft as the target, its position being challenged by those presented by the two fictitious shells which enclose this distance value as closely as possible.

4 - Air-to-air firing simulation system for simulating a shell fire from a firing plane towards an air target, the system cooperating with an on-board computer receiving. devices capturing the flight and attitude data of the aircraft, and being characterized in that it comprises means (1-2) for emitting a periodic light pulse to illuminate the target in an emission field (CE, + e) determined, the emission means being controlled from the computer (13) which imposes the transmission rate, optical reception and focusing means (7-8) of the radiation emitted and returned by a illuminated target located in a reception field (CR) coaxial with that of emission and internal to it, the radiation being focused on a matrix detector comprising at least four photodetector elements (9) and which feeds respectively a timing circuit (11) and an angular deviation circuit (10) for determining the position of the target (D, EX-EYr and supplying the corresponding data to the calculator, the latter periodically calculating the position of the n notional shells fired during the n previous issue periods, the n shadow n being determined to limit the taking into account by the computer, a fictitious shell being defined as a shell of known ballistic characteristics fired in synchronism with a light pulse, and to deduce from this calculation the firing result.

5 - System according to claim 4, characterized in that it comprises between deflection means (22) for varying the common axis of the emission and reception fields in a determined deflection field (CD, + ss} , the said deflection means being controlled from the computer.

6 - System according to claim 5, characterized in that the computer determines according to the position of the target and those of the n shells a dangerous shell that is to say capable of reaching the target, and calculates data from corresponding position (el, e2) intended for the deactivation means to preserve the orientation of the axis in the direction of the dangerous shell, the firing result being translated by the angular deviation signals (EX, EY).

7- System according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the emission means comprise a pulsed laser illuminator (1) clocked by a control signal (ST) developed by the computer (13), and an optic (2) ensuring a divergence (+0) of the emitted laser beam corresponding to the desired field of illumination.

8 - System according to any one of claims 5,6 or according to one of the sets of claims 5-7, 6-7, characterized in that the deflection means comprise a diasporameter grouping two prisms (3-4) slaved separately in position by respective servos (5-6) controlled from the computer, the optical reception and focusing means comprising an optical separator (7) of the transmission and reception channels disposed between the transmission means and the prisms, and a focusing optic (8).

9 - System according to any one of claims 5 to 8, characterized in that it is formed of two boxes, a first box (20) grouping the means of emission, deflection, optical reception and focusing, detection and telemetry, and a second unit (21) grouping the deviation circuit and the interfaces for connection with the computer.

10 - Method according to any one of claims 1 to 3, used to make a system according to any one of claims 4 to 9.