FR2749380A1

FR2749380A1 - Systeme d'apprentissage au tir, equipement pour fusil, cible et procede correspondants

Info

Publication number: FR2749380A1
Application number: FR9606779A
Authority: FR
Inventors: Michel Billon; Her Henri L; Olivier Sentieys; Michel Valette
Original assignee: Universite de Rennes 1
Current assignee: Universite de Rennes 1
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 1997-12-05
Also published as: WO1997045692A1; EP0904521A1; AU3096897A; ATE205592T1; EP0904521B1; DE69706679D1

Abstract

L'invention concerne un système d'apprentissage au tir, du type comprenant au moins une cible (13) et au moins un fusil (11) équipé de moyens d'émission d'un faisceau lumineux (17) selon l'axe de tir, système comprenant une unité de traitement (14) délivrant une analyse de chacun des tirs, en fonction notamment du signal réfléchi (18) par ladite cible (13) et reçu par un capteur équipant ledit fusil (11). L'équipement de fusil peut être amovible et prévu pour être installé et désinstallé aisément sur un fusil standard. Il peut être prévu pour simuler la vitesse et/ou la dispersion de plombs. L'invention concerne également un tel équipement, une cible adaptée à ce système, et un procédé correspondant.

Description

Système d'apprentissage au tir, équipement pour fusil, cible et procédé correspondants.

Le domaine de l'invention est celui de l'utilisation d'armes de tir. Plus précisément, l'invention concerne l'apprentissage et l'entraînement à l'utilisation d'une arme, et notamment d'un fusil de chasse.

La chasse n'est possible que lors des périodes d'ouverture réglementaires. Le reste du temps, c'est-à-dire une grand partie de l'année, le tireur est obligé, pour s'entraîner ou se divertir, de se rendre dans un ball-trap. Cette limitation présente de nombreux inconvénients.

Tout d'abord, le ball-trap est un loisir coûteux. Le chasseur pratiquant le ball-trap (ou le parcours de chasse ou la fosse) doit posséder deux fusils : un fusil robuste pour le ball-trap et un fusil plus léger et adapté au tir du gibier chassé. En outre, il convient de prendre en compte les frais fixes d'accès au ball-trap, et le coût des cartouches et des pigeons d'argile, ou plateaux, qui sont en principe cassés lors du tir.

Par ailleurs, le ball-trap génère des nuisances vis-à-vis de l'entourage, notamment en ce qui conceme le bruit et les dangers. L'installation d'un ball-trap nécessite donc des autorisations administratives, et le nombre de clubs et de ball-trap est de ce fait limité. On notera toutefois que la demande est très importante. Ainsi, dans certains pays comme l'italie, il y a plus de licenciés en ball-trap qu'en foot-ball.

Dans tous les cas, le chasseur a de grandes difficultés à s'entraîner, et à corriger ses défauts. Lorsqu'il chasse réellement, il sait rarement pour quelles raisons il a raté le gibier visé. I1 en est de même au ball-trap: il sait seulement s'il a touché ou non le pigeon d'argile.

De plus, l'entraînement au ball-trap n'est que faiblement utile pour la chasse, car il n'est pas pratiqué avec le même type de fusil. Or chaque fusil présente des caractéristiques spécifiques, auxquelles le chasseur doit s'habituer.

L'invention a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique.

Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir un système permettant d'apprendre à tirer, puis d'améliorer sa technique de tir.

Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel système, qui permette au chasseur de pratiquer le ball-trap, ou tout autre divertissement, avec son propre fusil de chasse.

L'invention a également pour objectif de fournir un tel système, qui soit peu coûteux à mettre en oeuvre et à exploiter, en particulier par rapport aux ball-traps classiques.

Encore un autre objectif de l'invention est de fournir un tel système, qui ne présente pas de nuisances (bruit, danger...) et qui puisse être utilisé en toute liberté, pratiquement partout (et non seulement dans les ball-traps).

Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention par un système d'apprentissage au tir, du type comprenant au moins une cible et au moins un fusil équipé de moyens d'émission d'un faisceau lumineux selon l'axe de tir, caractérisé et une unité de traitement délivrant une analyse de chacun des tirs, en fonction notamment du signal réfléchi par ladite cible et reçu par un capteur équipant ledit fusil.

En d'autres termes, selon l'invention, le tireur obtient, pour chaque tir, une quantification de son tir (précision, "timing",...), et non une simple indication de succès ou d'échec du tir. Il peut donc détecter et comprendre ses défauts, et donc améliorer la qualité de son tir.

I1 est à noter que la présente invention réside notamment dans la formulation du problème de l'obtention d'une quantification du tir. Ce problème est tout à fait nouveau pour l'homme du métier, qui a toujours simplement cherché à indiquer si le tir était bon ou mauvais. L'approche de l'invention permet en revanche de connaître les caractéristiques de ce tir.

Préférentiellement, l'équipement du fusil est amovible, de façon simple et directe, et il peut être mis en place dans un fusil classique. Ainsi, le chasseur peut utiliser son propre fusil chasse. Il n'a pas besoin d'acheter un fusil spécifique, et l'apprentissage lui est directement bénéfique pour la chasse.

Dans le cas ou lesdites cibles sont mises en mouvement par un lanceur de cibles, il est avantageux que ladite analyse tient compte également d'une estimation de la distance entre un tireur et une cible. Bien sûr, dans le cas d'une cible fixe, cette distance est connue directement.

Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, ladite analyse comprend au moins une des informations appartenant au groupe comprenant une indication sur le centrage du tir par rapport à la cible, une indication de la distance entre le tireur et la cible et une indication sur la réalisation du tir par rapport à la position de la cible.

De façon avantageuse, ladite unité de traitement comprend des moyens de détermination de la trajectoire de chacune desdites cibles, en fonction de mesures délivrées par ledit lanceur.

I1 est ainsi possible de calculer, en particulier, la distance entre la cible et le tireur au moment de l'impact.

Dans ce cas, préférentiellement, lesdits moyens de détermination de la trajectoire tiennent compte d'une mesure de la direction et/ou de la vitesse du vent.

Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, le système comprend des moyens de simulation de la dispersion et/ou de la vitesse de plombs dans l'espace.

Cela permet de simuler et analyser parfaitement le tir, et donc d'améliorer les performances du tireur.

A nouveau, cette approche est tout à fait nouvelle pour l'homme du métier.

L'objectif n'est pas en effet d'obtenir un système de tir "parfait" (basé sur un rayon laser), mais au contraire de simuler un tir réel, avec ses "défauts" (lenteur, éparpillement...).

Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, lesdits moyens de simulation de la dispersion comprennent des moyens assurant la divergence dudit faisceau lumineux en sortie dudit fusil.

Par ailleurs, selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, lesdits moyens de simulation de la vitesse comprennent des moyens pour appliquer un retard à l'émission dudit faisceau lumineux.

En effet, la vitesse des plombs est inférieure à celle de la lumière ! Ce retard permet d'améliorer encore la simulation.

L'invention concerne également l'équipement pour fusil dans un tel système d'apprentissage au tir. Cet équipement comprend des moyens d'émission selon l'axe de tir d'un faisceau lumineux incident, un capteur de réception d'un signal lumineux réfléchi par ladite cible et des moyens de transmission à ladite unité de traitement dudit signal lumineux réfléchi.

I1 est à noter que cet équipement peut aisément etre installé sur tout type de fusil classique. En d'autres termes, le système de l'invention ne nécessite pas la mise en oeuvre de fusils spécifiques. Outre l'aspect économique, cela permet au tireur de s'entraîner avec son propre fusil de chasse.

De façon avantageuse, un tel équipement comprend au moins deux canons et des moyens de déclenchement dudit faisceau lumineux comprenant des moyens de détection sensibles à l'utilisation de la gâchette associée à l'un quelconque desdits canons.

Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, lesdits moyens de détection comprennent un capteur piézo-électrique. Cela permet de détecter l'utilisation de l'une ou l'autre des gâchettes, sans la nécessité de contacts mécaniques directs.

Préférentiellement, ledit capteur de réception comprend un détecteur de position plan, détectant le centre de gravité de l'éclairement reçu,
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, ledit capteur de réception coopère avec des moyens de prise en compte de l'éclairage ambiant.

L'invention concerne encore une cible avantageuse pour un système d'apprentissage au tir selon l'invention, présentant un profil choisi de façon à optimiser le rendement entre la quantité de lumière reçue et la quantité de lumière réfléchie.

Préférentiellement, une telle cible présente un revêtement réfléchissant à angle de rétro-réflexion très faible, au moins sur une portion de ladite cible susceptible de recevoir ledit rayon lumineux.

L'invention concerne également un procédé d'apprentissage au tir, du type mettant en oeuvre au moins une cible et au moins un fusil équipé de moyens d'émission d'un faisceau lumineux selon l'axe de tir, procédé délivrant une analyse de chacun des tirs, en fonction notamment du signal réfléchi par ladite cible et reçu par un capteur équipant ledit fusil.

Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, un tel procédé comprend, pour chaque lancer, au moins certaines des étapes suivantes:
- lancement d'une cible;
- acquisition de mesures permettant de déterminer la trajectoire de ladite
cible;
- détection d'un tir effectué à l'aide d'un desdits fusils;
- première détermination de la lumière ambiante reçue par ledit capteur;
- émission dudit faisceau lumineux, sous la forme d'une série d'éclairs;
- réception de la lumière réfléchie correspondante, par ledit capteur;
- seconde détermination de la lumière ambiante reçue par ledit capteur;
- transmission des données correspondantes vers une unité de traitement;
- calcul de la position de ladite cible à l'instant du tir;
- détermination d'au moins une des informations appartenant au groupe
comprenant une indication de la distance entre le tireur et la cible, une
indication sur le centrage du tir par rapport à la cible et une indication sur
la synchronisation du tir par rapport à la position de la cible;
- présentation de ladite analyse.

Avantageusement, ce procédé peut délivrer simultanément une analyse de tirs effectués à partir d'au moins deux fusils sur une même cible.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels:
- la figure 1 illustre de façon schématique le système de l'invention, formé
d'un lanceur, d'une cible, d'un fusil équipé et d'une unité de traitement;
- la figure 2 présente un mode de réalisation du lanceur de la figure l;
- la figure 3 montre une forme avantageuse pour la cible de la figure 1;
- la figure 4 illustre un premier mode de réalisation de l'équipement du fusil
de la figure 1 ;
- la figure 5 présente la structure de l'optique de l'émetteur du fusil de la
figure 4;
- la figure 6 décrit la structure de l'optique de réception du fusil de la figure
4;
- la figure 7 précise les caractéristiques optiques du récepteur de la figure 6;
- la figure 8 est un schéma synoptique des éléments électroniques du fusil
de la figure 4;
- la figure 9 est un schéma électrique d'un mode de réalisation de
l'accéléromètre inclut dans la cartouche du fusil de la figure 4;
- la figure 10 illustre le fonctionnement du détecteur de l'optique de
réception de la figure 6;
- la figure 11 présente le chronogramme d'une séquence de tir, géré par le
séquenceur de la figure 8;
- la figure 12 décrit l'architecture des moyens mis en oeuvre au sol, dans le
système de la figure 1 ;
- la figure 13 est un exemple de trajectoire d'une cible, illustrant les calculs
effectués par l'unité de traitement de la figure 12;
- la figure 14 présente un autre mode de réalisation d'un fusil selon
l'invention;
- la figure 15 est un schéma synoptique simplifié des moyens mis en oeuvre
dans le fusil de la figure 14.

Comme indiqué plus haut, le système d'apprentissage au tir selon l'invention permet au tireur de s'entraîner avec son propre fusil, et d'obtenir une quantification de chacun de ses tirs, ce qui lui permet de progresser.

Un tel système est illustré, globalement, en figure 1. I1 comprend:
- un ou plusieurs (classiquement 1 à 10) fusils il;
- un lanceur 12;
- une pluralité (par exemple quelques dizaines) de cibles (ou pigeons) non
cassables 13;
- une unité de traitement 14.

L'unité de traitement 14 est par exemple un micro-ordinateur compatible PC (marque déposée). Elle assure notamment le suivi de la balistique des cibles 13, en fonction de mesures de caractéristiques du lancement délivrées (15) par le lanceur 12, et éventuellement de paramètres extérieurs (tel que les caractéristiques du vent), le traitement des informations 16 transmises par voie hertzienne par chaque fusil 11, la réalisation des différents calculs en temps réel, et la restitution des résultats, par exemple sur un écran.

Le fusil 1 1 comprend des moyens d'émission d'un faisceau lumineux incident 17, issu d'une diode laser, et des moyens de réception du faisceau lumineux réfléchi 18 (lorsque la cible 13 est atteinte...).

La chronologie générale des événements est la suivante:
- positionnement du lanceur 12;
- déclenchement du lanceur 12, provoquant le départ du pigeon 13 et
l'acquisition des paramètres de balistique de ce pigeon par l'unité de
traitement 14;
- montée à l'épaule du fusil 11 par le tireur, et visée du pigeon 13;
- excitation de la gâchette du fusil 11, provoquant la libération du percuteur,
qui vient frapper la "cartouche" équipant le fusil;
- émission d'une trame d'impulsions laser 17 en direction de la cible 13;
- réception du signal réfléchi 18 par le détecteur équipant le fusil (dans un
des canons, ou sous le fusil)
- transmission au sol des mesures 16, par liaison HF, vers l'unité de
traitement 14;
- calcul de la position de la cible 13 par rapport à l'axe de tir, et
détermination de la direction de la vitesse de la cible à partir de la
balistique;
- affichage des résultats, et éventuellement simulation du bruit du tir;
- réalisation, éventuellement, d'un second tir.

On décrit maintenant chaque élément constitutif de ce système.

Le lanceur 12 peut par exemple être du type illustré en figure 2. n est manuel ou automatique. n comprend classiquement un trépied 21, portant un manche de guidage 22 et un support de pigeon 23.

Il est instrumenté pour relever l'angle de latitude a et de l'angle d'azimut b, à partir desquels il sera possible de déterminer la balistique du pigeon. L'angle a est compris entre 0 et 150, et l'angle b peut varier entre -45 et + 450.

Les capteurs employés peuvent être des capteurs potentiométriques rotatifs (par exemple des capteurs Spectrol (marque déposée) de valeur 5 kQ. Ces capteurs sont reliés par câbles à l'unité de traitement.

Sur la figure 2, D1 illustre l'axe vertical, et D2 est la référence de position dans le plan horizontal. y'y est la projection de x'x dans le plan horizontal.

Dans tous les cas, la distance entre la position du tireur et le lanceur doit être initialisée dans l'unité de traitement.

Le pigeon illustré en figure 3 possède une forme se rapprochant des pigeons d'argile connus. Cependant, pour améliorer le rendement caractérisé par le rapport entre l'éclairement reçu et l'énergie rétro-réfléchie, on a profilé le pigeon de la manière suivante:
- diamètre 110 mu,
épaisseur 20 mm,
- angle de dépouille : 7,5 degrés (cet angle a été choisi comme valeur
moyenne entre 0 et 15 degrés, angle d'entrée du faisceau).

Le matériau utilisé est incassable (aluminium ou matériau plastique) et habillé d'une couche de revêtement rétro-réfléchissant, sur sa tranche pour les applications type "ball-trap" ou sur le dessous pour les applications type "rabbit". Ce revêtement est par exemple de marque 3M du type 2000X (marques déposées). Il est composé de micro prismes très performants pour les grands angles d'entrée.

L'angle du rayon rétro-réfléchi est très faible, ce qui permet d'utiliser le meme type d'équipement pour plusieurs fusils, si les tireurs sont séparés entre eux de plus de 2 m.

Comme déjà indiqué, le fusil de l'invention est un fusil ordinaire, ce qui permet au chasseur d'utiliser son propre fusil de chasse. Il comprend un équipement amovible, qui peut s'adapter à la majorité des fusils, et que l'on peut diviser en trois parties l'émetteur, le récepteur et le transmetteur.

La mise en place de l'équipement, dans le mode de réalisation illustré en figure 4, comprend les étapes suivantes
- mise en place d'une cartouche électronique 41, comprenant une diode
laser, dans l'emplacement prévu pour les cartouches,
- mise en place, à l'extrémité du canon correspondant, d'un module
d'émission 42, relié par un câble optique 43 à la cartouche électronique, et
comprenant une optique de divergence;
- mise en place du module de détection 44 et du module de liaison HF 45,
dans le second canon, ou sous les canons;
- éventuellement, mise en place d'une cartouche blanche 46 dans le second
canon;
- éventuellement, mise en place d'un contre-poids 47, destiné à conserver
l'équilibre du fusil, légèrement modifié par les éléments placés à
l'extrémité des canons.

L'optique de l'émetteur est illustré en figure 5. Elle comprend:
- une source lumineuse 51, de type diode laser (par exemple une diode
C86104E, de marque EG & G (marques déposées), d'une puissance de
1,5 W émettant dans l'infra-rouge à 860 nm, alimentée par une
alimentation 52;
- une lentille 53 à gradient d'indice "Selfoc", de diamètre de 1,8 mm dont le
rôle est de collecter le flux émis par la diode laser et de l'injecter dans la
fibre optique;
- une fibre optique 54 de 140 microns de diamètre de coeur dont le rôle est
de rendre circulaire le faisceau laser et de le guider jusqu'à la sortie du
canon;
- une lentille 55 de diamètre 10 mm faisant diverger le faisceau, et lui
assurant un diamètre de 1 m à 20 m de distance.

On obtient ainsi une simulation de la dispersion des plombs dans l'espace, dans le cas d'un tir réel.

Le récepteur permet de récupérer le signal réfléchi par la cible, lorsque celle-ci a été touchée par le signal émis. Dans le mode de réalisation de la figure 6, il comprend un détecteur de position plan (PSD) 61, par exemple un capteur en silicium, de type 5590 de marque Hamamatsu (marques déposées)
Un filtre interférentiel 62 centré sur 860 nm filtre la longueur d'onde du faisceau laser.

L'éclairement transmis par une lentille convergente 63 traverse le filtre spatial constitué par un diaphragme 64 et l'image se fait alors sur le PSD 61. Celui-ci détecte en fait le centre de gravité de l'éclairement. De ce fait, la détection est pratiquement insensible aux aberrations optiques. Le diamètre de l'optique d'entrée est de 20 mm, mais il est possible de le réduire d'un facteur 2.

Le détecteur est soumis à plusieurs "parasites" (soleil, rayonnement ambiant,...), et à la lumière issue de la diode laser, et réfléchie par la cible. Pour assurer une bonne dynamique de mesure, il convient d'étudier l'effet de chacune de ces sources.

Concernant l'effet de l'ambiance, on fait l'hypothèse d'un éclairement ambiant de 100 W.m2.

Ainsi que cela est illustré en figure 7, le diamètre de l'optique 71 est 20 mm, et sa focale 15 mm. On obtient un angle de vue de 5,6 . Pour une cible placée à 20 m, 1 m dans le plan de la cible correspond donc à 0,75 mm dans le plan du détecteur.

Le récepteur présente les caractéristiques suivantes:
- sensibilité du capteur: 0,5 A/W
- bande passante du détecteur: 0,2 It
- angle solide de visée : 5 mrd
D'où une puissance tombant sur le détecteur de 25 FW.

Si on considère que cette puissance est distribuée également suivant toutes les longueurs d'onde allant de 0,3 à 1,3 Cible courant débité par le détecteur sera égal à 5 1A. en fait ceci est très pessimiste puisque l'émissivité du feuillage autour de 0,9 ,tt est très faible (voisin de 0,2).

Le signal utile est caractérisé par:
- Dimension du pigeon : 20 mm x 100 mm;
- Coefficient de rétro-réflexion : 0,3;
- Angle de réémission: < 1 degré;
- Angle d'observation : 0;
- Puissance de la diode laser:1,5W;
- Rendement de l'optique d'émission : 0,7;
- Distance de tir: D.

L'éclairement reçu par le détecteur varie en D-4. Pour un tir à 40 m la puissance reçue par le détecteur est de 1 30nW. Elle peut générée un courant dans le détecteur égal à 65 nA ce qui est très grand devant le courant d'obscurité ( typiquement 0,1nA). La dynamique nécessaire pour des tirs compris entre 20 m et 60 m (27) est donc possible à obtenir.

Par contre le courant dû à l'ambiance est trop important par rapport au courant utile (100 fois). On le diminue en plaçant un filtre interférentiel devant l'optique de réception.

Ce filtre a les caractéristiques suivantes:
- Bande passante 40nm autour de 860nm;
- Coefficient de transmission dans la bande: 0,7;
- Coefficient de transmission hors bande 0,01.

Les courants obtenus sont alors les suivants:
- courant d'ambiance: 1000 nA;
- courant utile: 32 nA.

Pour ces valeurs il n'y a pas saturation du PSD par l'ambiance et une amplification réaliste permet de mesurer les courants de chaque électrode.

La figure 8 est un schéma synoptique des moyens électroniques principaux de l'invention.

Au moment de la fermeture du fusil, après installation de la cartouche électronique, un micro-contact permet l'alimentation des différents circuits. En particulier, un convertisseur de tension assure la charge d'un condensateur de 0,5 mF. Environ une seconde après, lorsque le condensateur est chargé, le tir peut avoir lieu.

Lors du tir, I'action du percuteur est détectée. On peut utiliser un contact classique. Toutefois, on met en oeuvre avantageusement un accéléromètre 81, qui présente le double avantage de ne pas nécessiter de liaison mécanique avec le percuteur, et de pouvoir détecter l'utilisation de l'une et l'autre des deux gâchettes.

L'accéléromètre 81, placé dans la cartouche, active un module 82 de détection de tir, qui alerte un séquenceur 83. Ce séquenceur 83 autorise l'alimentation 84 de la diode laser, par exemple au travers d'un transistor mosfet de type IRFD014 de International
Rectifier (marques déposées).

L'éclairement réfléchi par la cible (ainsi que l'éclairement ambiant) est reçu par le détecteur 85, puis mis en forme. Cette mise en forme 86 comprend notamment une transformation en courant, une amplification, une conversion analogique/numérique (par exemple à l'aide d'un convertisseur CAN de type Max 186 (12 bits de résolution) de chez
Maxime (marques déposées)) et une sérialisation.

Une photodiode de contrôle 88 délivre une information relative à la puissance lumineuse de la diode laser.

Enfin, le séquenceur 83 assure l'émission par voie hertzienne 87 du signal obtenu, vers l'unité de traitement.

On décrit maintenant plus en détail les modules particuliers de la figure 8.

L'accéléromètre 81peut être du type ADXL050JH de Analog Device (marques déposées). Avantageusement, il peut aussi être réalisé suivant le schéma de la figure 9.

Sachant que l'excitation est axiale, une lame piézo-électrique 91 est montée radialement. Elle est de type PXE5 bimorphe de marque Philips (marques déposées).

Les vibrations mécaniques sont ensuite transformées et mises en forme à travers les transistors BFT46 92 et 93et traitées par le séquenceur 83.

Si le tireur souhaite effectuer un deuxième tir, il le fera en actionnant la deuxième gâchette. Dans le deuxième canon on placera une cartouche dite "blanche" c'est à dire non chargée de plombs. Les vibrations de percussion sur cette cartouche sont transmises à l'accéléromètre précédent qui activera à nouveau le séquenceur 83.

Le principe de fonctionnement du détecteur 85 est illustré en figure 10. Il s'agit d'un PSD bidirectionnel. Il comprend quatre électrodes 101 à 104, et une tension de polarisation 105 est appliquée au centre du détecteur.

L'image de la cible se fait sur la surface du P.S.D provoquant une variation des courants I1, I2, I3, I4, s'écoulant dans des résistances de charge. Les valeurs de ces courants sont fonction de la position du centre de gravité de l'éclairement de coordonnées (x,y) reçu. On en déduit x et y par les relations:
x = (I1-I2)/(lIll+II21)
y = (I3-I4)/(II31+II41)
En statique (ou lentement variable) les coordonnées du centre de gravité de l'éclairement L sont x0, yo. L'addition d'un spot lumineux, dû à la rétroréflexion du pigeon d'éclairement l va modifier les coordonnées précédentes si le tir n'est pas centré.

La précision de la détection est fonction de I par rapport à L. Il faut que le détecteur fonctionne dans une zone linéaire malgré l'ambiance tout en conservant une dynamique pour I allant d'une visée à 20m jusqu'à 60m.

Le résultat est déterminé par l'unité de traitement et diffusé par haut-parleur ou affiché sur un écran.

Pour la commande de la diode laser 84, la fermeture du fusil, une capacité de 0,5 mF est chargé à travers le convertisseur de tension pendant une à quelques secondes de telle façon qu'au moment du tir un transistor mosfet commandé par le séquenceur 83 sur sa grille assure le passage d'un courant de drain de 3A, courant nécessaire pour obtenir une puissance lumineuse de 1,5 W en sortie de diode. Vu la caractéristique du transistor, ce courant reste constant pendant toute l'excitation de la diode. La puissance lumineuse en sortie est évacuée par une fraction lumineuse captée par une photodiode. L'information donnée par la photodiode est transmise à l'unité de traitement.

Le séquenceur 83 est la partie commande des différents sous-ensembles du système. Les différentes contraintes auxquelles il doit répondre sont de quatre ordres:
- E contrainte de temps : en effet, un tir ne se réduit pas simplement à une
seule mesure mais à une séquence de plusieurs mesures à réaliser à une
période d'échantillonnage de 50 Rs.

- : contrainte d'espace : I'ensemble des composants constituant ce
séquenceur doit impérativement tenir dans un minimum d'espace puisque
toute l'électronique embarquée est implantée dans une cartouche.

- C contrainte de consommation: la capacité des accumulateurs alimentant
l'ensemble optoélectronique étant forcément limitée, il est nécessaire de
sélectionner des composants à faible consommation pour permettre une
autonomie suffisante du système.

- E contrainte de coût: le système étant destiné au grand public, le choix de
la solution doit nécessairement prendre en compte le prix de revient des
différents éléments utilisés.

Une solution technique peut reposer sur la réalisation d'un circuit programmable (FPGA de la famille Altera (marques déposées)) ou d'un circuit intégré masqué pour bénéficier d'un meilleur encombrement (boîtier CMS) et d'un meilleur prix.

Pour chaque lancé de plateau, la chronologie des événements, illustrée en figure 11, est la suivante:
- 1. détection du départ du plateau par l'unité de traitement;
- 2. détection du tir 111 par l'accéléromètre et transmission au séquenceur;
- 3. acquisition du fond 112 (lumière ambiante) par le séquenceur pendant
10 ms ;
- 4. allumage de la diode laser 113 (flashes 114 de 100 lls) et acquisition
115 de la position du plateau par le séquenceur pendant 10 ms à raison de
4 mesures par période (Tech = 50us) sur les 4 sorties 1161 à 1164 du
capteur PSD ; Chaque mesure 116 nécessite l'envoi au CAN d'un mot (8
bits) 117 de programmation puis de la lecture du résultat de la conversion
(12 bits) 118;
- 5. acquisition 119 du fond par le séquenceur pendant 10 ms.

- 6. envoi des différentes acquisitions au micro-ordinateur distant.

Chaque fusil à son propre émetteur HF 87 d'une portée de 10 m environ. De marque Heiland (marque déposée) par exemple, il fonctionne en modulation de fréquence avec une porteuse de 433,92 MHz. Sa bande passante est de + ou - 20 kHz et son poids de il g.

En effet, la partie du système se trouvant en bout de fusil doit avoir un poids le plus faible possible pour ne pas déplacer le centre de gravité du fusil et pour ne pas trop l' alourdir. Un contrepoids peut être prévu, pour conserver inchangé le centre de gravité du fusil, qu'il soit équipé ou non.

Sur le plan mécanique, la cartouche est conçue pour s'adapter aux fusils de type calibre 12. La longueur de la cartouche est de l'ordre de 80 à 90 mm. Elle se glisse dans le canon comme une cartouche ordinaire. A la fermeture du fusil un micro-contact assure la liaison entre la pile et les différents circuits électroniques. L'autonomie d'une cartouche, fonction de la qualité de la pile peut être de 1 an.

Le système en bout de fusil se monte en partie dans un canon et en partie sous les canons. Il est facilement amovible.

D'après la norme NFC 43-801, l'exposition maximale permise pour l'oeil dans les conditions d'utilisation décrites fait que le système ne présente aucun danger à partir d'une distance de 1,6 m du bout du canon. Par ailleurs, il n'y a aucun danger pour la peau.

De façon optionnelle, un canon peut contenir une cartouche "blanche" chargée uniquement en poudre. Celle-ci peut, sur le premier coup, créer l'effet de recul.

Une autre option est l'effet de changement de "choke" des canons. Un canon choqué présente à son extrémité un rétrécissement qui fait que la distribution des plombs dans l'espace est différente de celle décrite, provoquant la diminution de la dispersion des plombs. Ceci peut être simulé par logiciel.

La figure 12 illustre l'architecture des moyens mis en oeuvre au sol.

Le traitement des informations au sol, l'acquisition des paramètres de balistique, la réception des données de calcul et l'affichage des résultats sont réalisés par un microordinateur.

Le système comprend:
- un récepteur HF 121, par exemple de marque Heiland, fonctionnant à
433,92 MHz en modulation FM et ayant une bande passante de 280 kHz,
et pouvant fonctionner à une distance avec les fusils de 100 m;
- des moyens 122 d'acquisition, recevant les mesures des angles a et b du
lanceur et, par exemple, des mesures de la vitesse et de la direction du
vent. I1 s'agit par exemple de 4 entrées analogiques pouvant être reliés par
liaison série avec l'unité de traitement 123;
- une entrée interruption 124 ou équivalent dont le signal correspond à la
libération du pigeon. Ce signal déclenche la procédure de suivi balistique;
-l'unité de traitement 123., assurant notamment le calcul et la gestion des
résultats en temps réel (réception des mesures ; traitement des mesures
filtrage et démodulation synchrone, calcul du centre de gravité de l'image
de la cible, corrections éventuelles et affichage ; gestion de l'affichage);
- des moyens d'affichage 125 des résultats. Pour un tir, l'écran peut
présenter les résultats comme illustré sur la figure 12, c'est-à dire distance
1251 de tir 40 m, impact 1252 limite sur pigeon traversard 1253., tir tardif.

Pour deux tirs, il peut y avoir superposition d'images et pour 4 tireurs par
exemple, l'écran peut être divisé en 4 ; et
-optionnellement un organe type H.P. 126 pour simuler le bruit du tir à
plombs, une lampe flash 127 pour simuler l'impact, etc...

Le tableau suivant présente, de façon simplifiée, la chronologie d'un tir pour le tireur (colonne 1), l'unité de traitement (colonne 2) et le lanceur (colonne 3).

<tb>

<SEP> Tireur <SEP> Unité <SEP> de <SEP> traitement <SEP> Lanceur
<tb> - <SEP> Fermeture <SEP> du <SEP> fusil
<tb> <SEP> -initialisation: <SEP> acquisition
<tb> <SEP> des <SEP> paramètres <SEP> de
<tb> <SEP> géométrie <SEP> (emplacement
<tb> <SEP> des <SEP> tireurs <SEP> et <SEP> du <SEP> lanceur)
<tb> <SEP> - <SEP> attente <SEP> de <SEP> tir, <SEP> fusil <SEP> fermé <SEP> -Mise <SEP> en <SEP> direction <SEP> du
<tb> <SEP> lanceur <SEP>
<tb> -épaulé <SEP>
<tb> <SEP> -lancement <SEP>
<tb> <SEP> -acquisition <SEP> de <SEP> l'époque <SEP> de <SEP>
<tb> <SEP> départ <SEP> et <SEP> des <SEP> angles <SEP> a <SEP> et <SEP> b,
<tb> <SEP> détermination <SEP> de <SEP> la
<tb> <SEP> balistique
<tb> <SEP> -tir: <SEP> excitation <SEP> du <SEP> percu- <SEP>
<tb> <SEP> teur, <SEP> détection <SEP> par <SEP> l'accélé- <SEP>
<tb> <SEP> romètre, <SEP> activation <SEP> du
<tb> <SEP> séquenceur, <SEP> transmission
<tb> <SEP> au <SEP> sol <SEP> de <SEP> l'époque <SEP> du <SEP> tir,
<tb> <SEP> transmission <SEP> du <SEP> faisceau
<tb> <SEP> laser,... <SEP>
<tb>

<SEP> -correction <SEP> de <SEP> lteffet <SEP>
<tb> <SEP> d'avance <SEP> du <SEP> faisceau <SEP> laser
<tb>

<tb> -réalisation <SEP> des <SEP> mesures,
<tb> transmission <SEP> au <SEP> sol
<tb> <SEP> réception <SEP> des <SEP> mesures,
<tb> <SEP> filtrage, <SEP> calcul <SEP> des <SEP> courants
<tb> <SEP> du <SEP> PSD <SEP> par <SEP> détection
<tb> <SEP> synchrone
<tb> <SEP> -calcul <SEP> de <SEP> la <SEP> position <SEP> du
<tb> <SEP> pigeon <SEP> par <SEP> rapport <SEP> à <SEP> la
<tb> <SEP> direction <SEP> du <SEP> tir
<tb> <SEP> -Affichage <SEP> visuel,
<tb> <SEP> sonore,etc...
<tb> -Ouverture <SEP> du <SEP> fusil <SEP> en <SEP> fin
<tb> de <SEP> tir
<tb>

La figure 13 illustre un exemple de détermination de la trajectoire 131 d'un pigeon, et d'analyse du tir 132, telles que l'unité de traitement peut l'effectuer.

Le plan horizontal est défini par (Oy, OT). Vo est la vitesse initiale du pigeon appartenant au plan (OI,Oy), perpendiculaire au plan horizontal. L'effet du vent est négligé. Oz est l'axe vertical. I est l'intersection du faisceau laser et du pigeon. D est la distance de tir recherchée à partir des coordonnées (y,z) du point I. H étant la projection de I, IH sera connue ainsi que OH. Les connaissances de OH, OT, et de a nous permettent de déterminer D.

En appelant:
Vo la vitesse initiale du pigeon, fonction du lanceur supposée connue,
kl le coefficient de traînée,
k2 le coefficient de portance,
t la variable temps,
y et z les coordonnées du point I dans le référentiel (Oy, Oz),
(dy/dt) la vitesse du pigeon suivant oy,
et (dz/dt) la vitesse du pigeon suivant oz, la balistique du pigeon est définie par les équations suivantes:
y=Vo.(cos b).t-kl.(dy/dt)2
z=-0.5.t2+Vo.(sin b).t+k2.(dz/dt)2
Vo et b étant connues, on détermine kl et k2 par des essais préalables associés à une résolution numérique du système par une méthode de "Runge-Kutta " du 4ième ordre. De cette résolution on déduit également la vitesse du pigeon en I.

Avantageusement, le traitement prévoit une correction de l'effet d'avance du faisceau laser par rapport au plombs.

Appelons Vp la vitesse initiale des plombs. Pour une distance de tir D l'avance A pris par un faisceau laser sera égal à:
A=D/Vp soit pour Vp= 400 m/s et D = 40 m A=0.1s.

Si le pigeon est fuyant ou rentrant cette avance induit seulement une erreur sur D qui est compensée par correction programmée. Une correction n'est possible que si le pigeon se trouve dans le champs du faisceau laser. La situation la plus critique se rencontre quand le pigeon est traversard. Ainsi si à 40 m sa vitesse est de l'ordre de V= 20m/s il pourra évoluer dune quantité Dp=AxV= 0. lux20= 2m.

On retardera donc l'émission du faisceau de 0.ls et on appliquera une correction fonction de la géométrie tireur-lanceur-balistique.

Une correction de l'effet de la distribution des plombs dans l'espace est également possible. En effet, dans une cartouche type de longueur 70 mm, les plombs occupent un espace de longueur 50mm. De ce fait avec une vitesse initiale Vp les plombs se distribuent dans l'espace sur un incrément de temps égal à 0.05/400 = 0.125.10-3s.

Cette valeur est à rapprocher à la durée des impulsions nécessaire pour réaliser une bonne détection qui est de l'ordre de 1.10-3s.

Il faudra donc compenser le temps de détection. Ceci est une correction très faible, car si à l'instant du tir la vitesse du pigeon est de l'ordre de 20.m/s, pendant 1.10-3s il aura évolué de 20mm.

La figure 14 présente une autre architecture possible pour l'équipement du fusil.

Elle consiste à dissocier la cartouche 141 de l'embout du fusil. Pour cela l'optique de la cartouche se termine par une faible longueur de fibre optique (1 cm). Le faisceau sortant 142 est collecté par une lentille qui fait converger ce faisceau sur la lentille se trouvant en bout de canon, laquelle réalise la divergence 143 du faisceau. Le fait de séparer la cartouche de l'autre partie entraîne des modifications sur l'électronique sans changer la fonctionnalité générale du système. Une partie de la fonction du séquenceur reste dans la cartouche mais une autre partie doit se trouver en bout de canon. Deux sources d'énergie doivent être utilisées.

L'équipement comprend donc la cartouche électronique 141, un module de divergence et de détection 143, une cartouche blanche 144, un second séquenceur 145 et un module d'émission HF 146.

Ainsi, il n'y a aucune liaison filaire ou fibrée entre la cartouche et l'embout du canon. L'optique du canon est conçue de la façon illustrée en figure 15.

Une première pile 151 alimente la cartouche 141, et assure notamment l'alimentation 152 de la diode laser 153. Comme déjà décrit en relation avec la figure 5, la cartouche comprend une lentille Selfoc 154, une portion de fibre optique 155 (pour circulariser le faisceau) et une lentille convergente 156.

A l'autre extrémité du canon, une lentille divergente 157 assure la simulation de l'éparpillement des plombs.

En retrait, une photodiode 158 sera activée par les réflexions parasites 159 de la lentille 157. L'information conséquente sera transmise à un deuxième séquenceur 1510 placé en bout de canon. Ce séquenceur va gérer la détection 1511, la numérisation 1512 des mesures et la transmission HF. Ces deux fonctions sont identiques à la version du séquenceur décrit précédemment.

Une pile 1514 assure l'alimentation des différents éléments.

Pour diminuer la bande passante de l'émetteur, il est possible de réaliser des calculs avant transmission. Ces calculs sont le filtrage, la détection synchrone, la différenciation et la sommation des courants à partir desquels on calcule les coordonnées du centre de gravité de l'image du pigeon. L'information émise par le fusil sera alors uniquement:
- l'époque du tir,
- les coordonnées du centre de gravité de l'image du pigeon sur le PSD,
- le courant de photodiode qui est une information relative à la puissance
lumineuse de la diode laser.

Bien sûr, l'invention peut être mis en oeuvre dans de nombreuses autres formes.

De façon générale, les avantages de l'invention sont notamment:
- quantification du tir (obtention des paramètres de tir: distance de la cible,
position de la cible par rapport à l'axe de tir,
- apprentissage de l'épaulé,
- pas de pollution (déchets de plombs, déchets de plateaux),
- pas de bruit possible,
- danger faible, voire inexistant,
- coût de fonctionnement réduit.

Elle peut notamment être utilisée pour les applications suivantes:
- ball-trap,
- parcours de chasse et skeet,
- fosse, (rabbit et cibles rapides),
- centres de loisirs,
- hôtel de chasse,
- utilisation pour l'apprentissage du permis de chasse.

I1 est à noter que l'invention peut être utilisée en mono-utilisateur (par des chasseurs soucieux de se perfectionner, par exemple), ou à plusieurs utilisateurs visant la même cible.

Par ailleurs, bien que la présente description fasse référence à des cibles lancées, il est clair que l'invention peut s'appliquer également au tir sur cibles fixes.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système d'apprentissage au tir, du type comprenant au moins une cible (13) et au moins un fusil (11) équipé de moyens (41, 42 ; 141, 143) d'émission d'un faisceau lumineux (17) selon l'axe de tir, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de traitement (14 ; 123) délivrant une analyse de chacun des tirs, en fonction notamment du signal réfléchi (18) par ladite cible (13) et reçu par un capteur (44; 143) équipant ledit fusil (11).
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un équipement (41 à 47; 141, 143 à 146) de fusil amovible et prévu pour être installé et désinstallé aisément sur un fusil standard.
3. Système selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdites cibles (13) sont mises en mouvement par un lanceur de cibles (12), et en ce que ladite analyse tient compte également d'une estimation de la distance entre un tireur et une cible.
4. Système selon l'une quelconque des revendications là 3, caractérisé en ce que ladite analyse comprend au moins une des informations appartenant au groupe comprenant une indication sur le centrage du tir par rapport à la cible (1252), une indication de la distance entre le tireur et la cible (1251) et une indication sur la réalisation du tir par rapport à la position de la cible (1253).
5. Système selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ladite unité de traitement (14 ; 123) comprend des moyens de détermination de la trajectoire de chacune desdites cibles, en fonction de mesures (a, b) délivrées par ledit lanceur (12).
6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de détermination de la trajectoire tiennent compte d'une mesure de la direction et/ou de la vitesse du vent.
7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (42 ; 55 ; 143 ; 157) de simulation de la dispersion et/ou de la vitesse de plombs dans l'espace.
8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de simulation de la dispersion comprennent des moyens (42 ; 55 ; 143 ; 157) assurant la divergence dudit faisceau lumineux (17) en sortie dudit fusil (11).
9. Système selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de simulation de la vitesse comprennent des moyens pour appliquer un retard (112) à l'émission dudit faisceau lumineux (17).
10. Equipement pour fusil (11) dans un système d'apprentissage au tir comprenant au moins une cible (13) et au moins un fusil équipé et une unité de traitement (14 ; 123) délivrant une analyse de chacun des tirs, en fonction notamment d'une estimation de la distance entre un tireur et une cible, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (41, 42 ; 141, 143) d'émission selon l'axe de tir d'un faisceau lumineux incident (17), un capteur de réception (44; 145) d'un signal lumineux réfléchi (18) par ladite cible et des moyens (16 ; 45 ; 87; 146) de transmission à ladite unité de traitement (14; 123) dudit signal lumineux réfléchi.
11. Equipement selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux canons et des moyens de déclenchement dudit faisceau lumineux comprenant des moyens (83) de détection sensibles à l'utilisation de la gâchette associée à l'un quelconque desdits canons.
12. Equipement selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits moyens (83) de détection comprennent un capteur piézo-électrique (91).
13. Equipement selon l'une quelconque des revendications 10 et 12, caractérisé en ce que ledit capteur de réception (44; 145) comprend un détecteur de position plan (fig. 10), détectant le centre de gravité de l'éclairement reçu.
14. Equipement selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que ledit capteur de réception (44; 145) coopère avec des moyens de prise en compte de l'éclairage ambiant (112, 119).
15. Cible pour système d'apprentissage au tir comprenant au moins une cible (13) et au moins un fusil (11) équipé de moyens (41, 42 ; 141, 143) d'émission d'un faisceau lumineux (17) selon l'axe de tir et une unité de traitement (14) délivrant une analyse de chacun des tirs, en fonction notamment d'une estimation de la distance entre un tireur et une cible, et du signal réfléchi (18) par ladite cible (13) et reçu par un capteur (44; 143) équipant ledit fusil (11), caractérisé en ce qu'elle présente un profil choisi de façon à optimiser le rendement entre la quantité de lumière reçue et la quantité de lumière réfléchie.
16. Cible selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'elle présente un revêtement réfléchissant à angle de rétro-réflexion très faible, au moins sur une portion de ladite cible susceptible de recevoir ledit rayon lumineux.
17. Procédé d'apprentissage au tir, du type mettant en oeuvre au moins une cible (13) et au moins un fusil (11) équipé de moyens (41, 42; 141, 143) d'émission d'un faisceau lumineux (17) selon l'axe de tir, caractérisé en ce qu'il délivre une analyse de chacun des tirs, en fonction notamment du signal réfléchi (18) par ladite cible (13) et reçu par un capteur (44; 143) équipant ledit fusil (11).

- présentation de ladite analyse.

la synchronisation du tir par rapport à la position de la cible;

indication sur le centrage du tir par rapport à la cible et une indication sur

comprenant une indication de la distance entre le tireur et la cible, une

- détermination d'au moins une des informations appartenant au groupe

- calcul de la position de ladite cible à l'instant du tir;

- transmission des données correspondantes vers une unité de traitement;

- seconde détermination de la lumière ambiante reçue par ledit capteur;

- réception de la lumière réfléchie correspondante, par ledit capteur;

- émission dudit faisceau lumineux, sous la forme d'une série d'éclairs;

- première détermination de la lumière ambiante reçue par ledit capteur;

- détection d'un tir effectué à l'aide d'un desdits fusils;

cible;

- acquisition de mesures permettant de déterminer la trajectoire de ladite

- lancement d'une cible;
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque lancer, au moins certaines des étapes suivantes
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 17 et 18, caractérisé en ce qu'il délivre simultanément une analyse de tirs effectués à partir d'au moins deux fusils sur une même cible (13).