FR2741722A1 - Infra-red active identification method for night time military targets - Google Patents

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Abstract

The method uses an Infra-Red illumination system (4) radiating a wavelength of 3 microns or lower. The illuminator illuminates the target (3), such as a helicopter, tank or firing post. Image returns from the target are detected by an infra-red camera (2) at the transmitted wavelength. The image is then analysed to identify the target.

Description

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour l'identification active d'une cible de nuit, par exemple à partir d'un véhicule tel qu'un char ou un hélicoptère ou encore à partir d'un poste de tir fixe. The present invention relates to a method and a device for the active identification of a night target, for example from a vehicle such as a tank or a helicopter or from a shooting station. fixed.

L'engagement d'une cible comprend classiquement les quatre phases suivantes
- détection d'un objet susceptible d'être une cible,
- reconnaissance du type de l'objet (véhicule ou autre),
- identification, c'est-à-dire classification de l'objet en tant qu'ami ou ennemi,
- séquence de tir.The engagement of a target conventionally includes the following four phases
- detection of an object likely to be a target,
- recognition of the type of object (vehicle or other),
- identification, i.e. classification of the object as friend or enemy,
- shooting sequence.

Lorsque les moyens de détection, reconnaissance et identification sont optiques (visible ou infrarouge), le passage de la détection à la reconnaissance puis à l'identification exige des résolutions de plus en plus importantes de l'image présentée à l'opérateur. When the detection, recognition and identification means are optical (visible or infrared), the transition from detection to recognition and then to identification requires increasingly high resolutions of the image presented to the operator.

La résolution minimale nécessaire a été codifiée sous le nom de critères de Johnson. The minimum resolution required has been codified as Johnson criteria.

Détection : 1 à 1,5 paires de lignes
Reconnaissance : 3 à 3,5 paires de lignes
Identification : 6 à 7 paires de lignes.Detection: 1 to 1.5 pairs of lines
Recognition: 3 to 3.5 pairs of lines
Identification: 6 to 7 pairs of lines.

Les deux bornes données pour chacune des phases correspondent respectivement à des probabilités de 50 % à 90 % de réussite. The two bounds given for each of the phases correspond respectively to probabilities of 50% to 90% of success.

Par ailleurs, les cibles terrestres ont été codifiées sous la forme de carrés de 2,3 m x 2,3 m ce qui correspond à peu près à un véhicule militaire vu de face. In addition, the terrestrial targets were coded in the form of squares of 2.3 m x 2.3 m which corresponds roughly to a military vehicle seen from the front.

Pour réaliser l'identification d'une cible terrestre à l'aide d'une image, il convient donc de disposer d'une résolution de
2,3 m à 2,3 m soit 16,5 cm à 19,2 cm
14 12
Le canon d'un char a une portée maximale de 4 km.To carry out the identification of a terrestrial target using an image, it is therefore necessary to have a resolution of
2.3 m to 2.3 m or 16.5 cm to 19.2 cm
14 12
The barrel of a tank has a maximum range of 4 km.

I1 convient donc pour en tirer l'efficacité maximale que l'identification puisse être réalisée à cette distance ce qui correspond à une résolution angulaire de 41 à 48 prad.  It is therefore suitable for obtaining the maximum efficiency that the identification can be carried out at this distance, which corresponds to an angular resolution of 41 to 48 prad.

Les équipements d'observation et de visée montés sur les chars permettent d'atteindre ces valeurs de jour. Observation and sighting equipment mounted on the tanks allows these daytime values to be reached.

De nuit, ces équipements fonctionnent généralement en filtrant le rayonnement naturel infrarouge à des longueurs d'onde comprises entre 8 et 12 Hm. Le diamètre de la pupille d'un viseur étant inférieur à 100 mm, la résolution - qui varie en p/D, où k est la longueur d'onde, D le diamètre de la pupille - est limitée à environ 100 Mrad.  At night, this equipment generally works by filtering natural infrared radiation at wavelengths between 8 and 12 Hm. The diameter of the pupil of a viewfinder being less than 100 mm, the resolution - which varies in p / D, where k is the wavelength, D the diameter of the pupil - is limited to approximately 100 Mrad.

Il est difficile d'envisager d'augmenter le diamètre de la pupille. Une telle augmentation aurait des conséquences néfastes sur le volume, la vulnérabilité et le coût du viseur. It is difficult to consider increasing the diameter of the pupil. Such an increase would have negative consequences on the volume, the vulnerability and the cost of the viewfinder.

Par ailleurs, le rayonnement naturel est d'énergie insuffisante aux longueurs d'onde en dessous de 3 pm pour que l'on puisse envisager des équipements d'observation et de visée mettant en oeuvre un filtrage à des longueurs d'onde substantiellement inférieures à celles généralement utilisées. Furthermore, the natural radiation is of insufficient energy at wavelengths below 3 pm so that observation and aiming equipment implementing filtering at wavelengths substantially less than those generally used.

L'invention propose quant à elle un procédé pour l'identification active d'une cible de nuit, caractérisé en ce que, après détection de la cible et reconnaissance de celle-ci
- on éclaire la cible avec un rayonnement infrarouge à une longueur d'onde inférieure à 3 Fm,
- on relève avec une caméra sensible à la longueur d'onde de ce rayonnement d'éclairage au moins une image de la cible ainsi éclairée,
- on analyse au moins une image ainsi relevée par la caméra pour identifier la cible. The invention provides a method for the active identification of a target at night, characterized in that, after detection of the target and recognition of it
- the target is illuminated with infrared radiation at a wavelength less than 3 Fm,
- at least one image of the target thus illuminated is detected with a camera sensitive to the wavelength of this lighting radiation,
- at least one image analyzed by the camera is analyzed to identify the target.

Notamment, on utilise de façon particulièrement avantageuse pour réaliser l'éclairage infrarouge de la cible le rayonnement de l'émetteur laser de télémétrie et/ou désignation d'un viseur. In particular, use is particularly advantageous for carrying out the infrared lighting of the target of the radiation from the laser telemetry transmitter and / or designation of a viewfinder.

L'invention propose également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. The invention also provides a device for implementing this method.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows.

Cette description est purement illustrative et non limitative. This description is purely illustrative and not limiting.

Elle doit être lue en regard de la figure 1 unique annexée, qui illustre schématiquement un dispositif D d'identification active de cibles conforme à un mode de réalisation possible pour l'invention. It should be read with reference to the appended single FIG. 1, which schematically illustrates a device D for active identification of targets in accordance with a possible embodiment for the invention.

Ce dispositif comporte une source d'éclairage infrarouge 1 émettant à une longueur d'onde inférieure à 3 Hm, ainsi qu'une caméra infrarouge 2 dont la bande de sensibilité en longueur d'onde encadre la longueur d'onde de l'émetteur 1. This device comprises an infrared lighting source 1 emitting at a wavelength less than 3 Hm, as well as an infrared camera 2 whose wavelength sensitivity band frames the wavelength of the transmitter 1 .

On a également représenté sur cette figure une cible 3 dans le champ d'observation de la caméra 2 et éclairée par le rayonnement de la source 1. Also shown in this figure is a target 3 in the field of observation of the camera 2 and illuminated by the radiation from the source 1.

Le dispositif D est par exemple un viseur monté sur un véhicule tel qu'un char ou un hélicoptère ou utilisé dans un poste de tir fixe. The device D is for example a sight mounted on a vehicle such as a tank or a helicopter or used in a stationary shooting station.

La source 1 est avantageusement l'émetteur laser de télémétrie ou de désignation de ce viseur D. The source 1 is advantageously the laser telemetry or designation transmitter for this viewfinder D.

Les télémètres ou désignateurs de viseur émettent en effet généralement à des longueurs d'onde beaucoup plus courtes que 3 pm (1,06 Hm ou 1,54 pm).  Viewfinder range finders or designators generally transmit at much shorter wavelengths than 3 µm (1.06 Hm or 1.54 µm).

En utilisant, pour éclairer les cibles lors de la phase d'identification, le rayonnement de l'émetteur laser de télémétrie ou de désignation que comportent classiquement les viseurs, on accède à des résolutions inférieures à la résolution angulaire maximale souhaitée. By using, to illuminate the targets during the identification phase, the radiation from the telemetry or designation laser transmitter conventionally included in the viewfinders, one obtains resolutions lower than the maximum angular resolution desired.

Le faisceau d'un télémètre ou désignateur de viseur sort habituellement de celui-ci avec une divergence de 0,3 à 0,5 mrad. The beam from a rangefinder or viewfinder designator usually comes out of it with a divergence of 0.3 to 0.5 mrad.

Le dispositif illustré sur la figure 1 comporte une lentille afocale amovible 4 qui est placée sur le chemin optique du faisceau laser émis pendant la phase d'identification de façon à augmenter la divergence de ce faisceau et couvrir un champ angulaire suffisant. The device illustrated in FIG. 1 comprises a removable afocal lens 4 which is placed on the optical path of the laser beam emitted during the identification phase so as to increase the divergence of this beam and cover a sufficient angular field.

Par exemple, si l'on souhaite une identification à 4 km pour des zones observées de 10 m de large par 4 m de haut (ce que l'on suppose suffisant pour couvrir la cible, même lorsqu'elle est vue de travers) avec une résolution de 16,5 cm et une image de 60 x 24 pixels, le champ angulaire d'observation à couvrir est de 2,5 mrad x 1 mrad. For example, if you want an identification at 4 km for observed areas 10 m wide by 4 m high (which is assumed to be sufficient to cover the target, even when viewed from the side) with a resolution of 16.5 cm and an image of 60 x 24 pixels, the viewing angle to be covered is 2.5 mrad x 1 mrad.

Lors de la phase d'identification, l'émission de la source 1 s'effectue soit sous la forme d'une impulsion monocoup, auquel cas l'opérateur visualise des images fixes, soit sous la forme d'une séquence d'impulsions. During the identification phase, the emission of the source 1 is carried out either in the form of a single-shot pulse, in which case the operator displays fixed images, or in the form of a sequence of pulses.

La caméra 2 est synchronisée sur cette émission avec un retard afin d'éviter l'éblouissement dû à la rétro-diffusion du laser sur l'optique et l'atmosphère proche du viseur. The camera 2 is synchronized on this emission with a delay in order to avoid the glare due to the backscattering of the laser on the optics and the atmosphere close to the viewfinder.

Dans le cas de l'émission d'impulsions monocoups, le dispositif comporte des moyens pour mémoriser l'image relevée par la caméra 2 lors d'un éclairage infrarouge par l'émetteur 1, de façon à présenter cette image fixe à l'opérateur pendant un temps donné. In the case of the emission of single-shot pulses, the device comprises means for memorizing the image detected by the camera 2 during infrared lighting by the transmitter 1, so as to present this fixed image to the operator for a given time.

Egalement, le dispositif selon l'invention comporte avantageusement des moyens permettant à l'opérateur de visualiser l'image vidéo relevée par la caméra 2 en superposition à ou en insertion dans l'image infrarouge de reconnaissance, par exemple sur un écran ou sur le micromoniteur servant à projeter les images dans l'oculaire du viseur. Also, the device according to the invention advantageously includes means allowing the operator to view the video image recorded by the camera 2 superimposed on or inserted into the infrared recognition image, for example on a screen or on the micromonitor used to project images into the viewfinder eyepiece.

Avec le dispositif qui vient d'être décrit, la séquence d'engagement d'une cible est la suivante
- détection d'une cible par observation de la fenêtre de visualisation dans l'oculaire du viseur, le viseur faisant apparaître sur cette fenêtre des images de l'environnement correspondant à des rayonnements à des longueurs d'onde comprises entre 8 et 12 pm,
- reconnaissance de la cible, après éventuellement réduction de champ,
- pointage du réticule du viseur sur la cible reconnue, cette opération entraînant l'orientation de l'émetteur laser 1 de désignation ou de télémétrie du viseur, ainsi que de la caméra 2, en direction de la cible, et mise en place de la lentille afocale 4 devant l'émetteur 1,
- déclenchement de l'impulsion ou de la séquence d'impulsions d'éclairage émise par l'émetteur laser 1 et identification de la cible à partir de la ou des images relevées par la caméra 2. With the device which has just been described, the sequence of engagement of a target is as follows
detection of a target by observation of the viewing window in the eyepiece of the viewfinder, the viewfinder showing on this window images of the environment corresponding to radiation at wavelengths between 8 and 12 μm,
- target recognition, after possible field reduction,
- aiming of the crosshair of the viewfinder on the recognized target, this operation causing the orientation of the laser transmitter 1 for designation or telemetry of the viewfinder, as well as of the camera 2, in the direction of the target, and positioning of the afocal lens 4 in front of the transmitter 1,
- triggering of the lighting pulse or sequence of pulses emitted by the laser transmitter 1 and identification of the target from the image (s) detected by the camera 2.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'identification active d'une cible de nuit, caractérisé en ce que, après détection de la cible et reconnaissance de celle-ci 1. Method for the active identification of a target at night, characterized in that, after detection of the target and recognition of it - on éclaire la cible (3) avec un rayonnement infrarouge à une longueur d'onde inférieure à 3 Zm,  - the target (3) is illuminated with infrared radiation at a wavelength less than 3 Zm, - on relève avec une caméra (2) sensible à la longueur d'onde de ce rayonnement d'éclairage au moins une image de la cible (3) ainsi éclairée, - at least one image of the target (3) thus lit is detected with a camera (2) sensitive to the wavelength of this lighting radiation, - on analyse au moins une image ainsi relevée par la caméra (2) pour identifier la cible. - We analyze at least one image thus detected by the camera (2) to identify the target. 2. Procédé selon la revendication 1 pour l'identification active d'une cible (3) au moyen d'un viseur comportant un émetteur laser (1) de télémétrie et/ou désignation, caractérisé en ce que pour l'éclairage infrarouge de la cible (3), on utilise le rayonnement dudit émetteur laser de télémétrie et/ou désignation. 2. Method according to claim 1 for the active identification of a target (3) by means of a viewfinder comprising a laser transmitter (1) for telemetry and / or designation, characterized in that for the infrared lighting of the target (3), the radiation from said telemetry and / or designation laser transmitter is used. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour éclairer la cible (3), on pointe le réticule du viseur sur la cible reconnue. 3. Method according to claim 2, characterized in that to illuminate the target (3), the reticle of the viewfinder is pointed at the recognized target. 4. Procédé selon lune des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on place une lentille afocale (4) amovible devant l'émetteur laser (1) de télémétrie et/ou de désignation de façon à élargir le champ angulaire couvert par le faisceau d'éclairage émis par l'émetteur laser de télémétrie et/ou désignation. 4. Method according to one of Claims 2 or 3, characterized in that a removable afocal lens (4) is placed in front of the laser transmitter (1) for telemetry and / or designation so as to widen the angular field covered by the light beam emitted by the telemetry and / or designation laser transmitter. 5. Procédé selon lune des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on visualise l'image relevée par la caméra (2) en la superposant à ou en l'insérant dans une image utilisée pour la reconnaissance de la cible (3). 5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the image recorded by the camera (2) is viewed by superimposing it on or by inserting it into an image used for the recognition of the target (3). 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (1) pour l'éclairage de la cible (3) avec un rayonnement infrarouge à une longueur d'onde inférieure à 3 Cun, ainsi qu'une caméra (2) sensible à la longueur d'onde de ce rayonnement d'éclairage permettant de relever au moins une image de la cible (3) ainsi éclairée. 6. Device for implementing the method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises means (1) for lighting the target (3) with infrared radiation at a wavelength less than 3 Cun, as well as a camera (2) sensitive to the wavelength of this lighting radiation making it possible to take at least one image of the target (3) thus illuminated. 7. Dispositif selon la revendication 6, comportant un viseur à émetteur laser de télémétrie et/ou désignation, caractérisé en ce que ledit émetteur laser (1) de télémétrie et/ou désignation constitue la source des moyens d'éclairage de la cible. 7. Device according to claim 6, comprising a viewfinder with telemetry and / or designation laser transmitter, characterized in that said laser transmitter (1) with telemetry and / or designation constitutes the source of the target's lighting means. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une lentille afocale amovible (4) destinée à être placée devant l'émetteur laser (1) de télémétrie et/ou de désignation de façon à élargir le champ angulaire couvert par le faisceau d'éclairage émis par ledit émetteur (1). 8. Device according to claim 7, characterized in that it comprises a removable afocal lens (4) intended to be placed in front of the laser transmitter (1) for telemetry and / or designation so as to widen the angular field covered by the light beam emitted by said transmitter (1). 9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de visualisation sur lesquels l'image relevée par la caméra (2) est visualisée de façon superposée à ou insérée dans une image de reconnaissance de cible. 9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that it comprises display means on which the image detected by the camera (2) is displayed superimposed on or inserted in a recognition image of target. 10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mémoriser l'image relevée par la caméra (2) lors d'un éclairage de la cible par une impulsion infrarouge émise par les moyens d'éclairage.  10. Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that it comprises means for memorizing the image detected by the camera (2) when the target is illuminated by an infrared pulse emitted by the means lighting.
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