FR2769698A1 - Procede et appareil de controle de tir - Google Patents

Abstract

Procédé et appareil pour le contrôle de tir d'armes à trajectoire plane. Le procédé comprend les étapes de mesure (22, 23) de la distance de la cible et de la vitesse du vent latéral dans la trajectoire attendue du projectile avant de tirer à l'aide de l'arme et, en utilisant les équations de balistique connues du projectile, de détermination (35, 36) des déviations verticale et horizontale attendues du projectile et de réglage du viseur de l'arme afin de compenser lesdites déviations.

Description

PROCÉDÉ ET APPAREIL DE CONTROLE DE TIR

Domaine de l'invention La présente invention concerne des procédés et appareils de systèmes de contrôle de tir (FCS) pour des armes à trajectoire de nombreux types, plus particulièrement des systèmes de ce type miniaturisés permettant de diriger le tir de petites armes telles que des fusils, des lance-roquettes et des lance-grenades. Arrière-plan de l'invention Le tir précis des armes à trajectoire nécessite que la distance de la cible soit déterminée de façon aussi précise que possible et que l'on prenne en compte le vent latéral dans la trajectoire du projectile. Le premier facteur affecte la position requise de l'axe de l'arme dans le plan vertical tandis que le second facteur affecte sa position dans le plan horizontal. Puisque les armes a visée, plus particulièrement celles de petites dimensions, nécessitent l'alignement du point de visée (tel que les fils croisés d'une lunette qui déterminent la ligne de visée, un point rouge etc...) avec la cible, il est souhaitable de décaler le point de visée pour prendre en compte la distance de la cible et les déviations de la trajectoire dues au vent latéral. L'art antérieur ne propose ni un procédé ni un appareil satisfaisants pouvant plus particulièrement être appliqués à des armes de petites dimensions pour permettre au tireur de déplacer le point de visée ni de procédés et appareils permettant de déplacer automatiquement ledit point de visée

en fonction de la distance de la cible et de la vitesse du vent latéral.

La détermination de la distance de la cible à partir d'un point de base donné, o le terme "cible" ne présente pas de signification militaire mais peut indiquer n'importe quel objet dont il est souhaitable de déterminer la distance, en projetant sur la cible un faisceau laser et en mesurant l'intervalle temporel entre l'émission des impulsions laser et la réception des échos correspondants qui sont reçus au niveau du point de base, du fait de la réflexion du faisceau laser provenant de la cible, est connue de l'art. La détermination de l'intensité du vent latéral

au moyen de faisceaux laser a été récemment proposée.

R. S. Lawrence et suivants, dans Applied Optics, Vol. 11, N 2, pp. 239243, décrit l'utilisation de motifs de scintillation laser pour

mesurer une vitesse de vent moyenne.

Le document USP 5 123 738 décrit un appareil qui comprend une source de lumière et un séparateur de faisceau pour séparer un faisceau de lumière selon un premier segment de faisceau émis et un second segment de faisceau faible. Un mécanisme est prévu pour décaler la fréquence d'un segment de faisceau ou des deux et pour diriger le premier segment de faisceau sur une cible. Une cible éloignée pour diffuser le premier faisceau est prévue, ladite cible éloignée étant par exemple un aérosol. Un mécanisme est prévu pour combiner le premier segment de faisceau diffusé qui revient depuis la cible et le second segment de faisceau selon un faisceau combiné et pour détecter le faisceau combiné. Un détecteur fonctionne pour générer un signe indicatif du vent latéral dans le chemin du premier segment de faisceau de retour. Un mécanisme permettant de déterminer la vitesse du vent perpendiculairement au chemin à partir du signal généré est également proposé. Un tel mécanisme, bien qu'il soit utile pour des déterminations météorologiques, ne permet pas

d'assurer un contrôle du tir.

Tin-1 Wang et suivants, dans Applied Optics, Vol. 20, N 23, pp. 40734081, discutent de divers procédés d'analyse par corrélation pouvant être utilisés pour déduire un vent latéral à partir d'un motif de scintillation en dérive et concluent qu'aucune technique n'est idéale mais suggèrent d'utiliser une technique basée sur la fonction de

covariance croisée dont ils donnent une analyse mathématique.

Le document USP 4 182 570 décrit un dispositif permettant de mesurer une composante de la vitesse du vent, lequel dispositif comprend un générateur de laser qui convient pour émettre un faisceau laser en direction d'une cible, deux récepteur photoélectriques situés transversalement par rapport à l'axe initial du générateur de laser pour recevoir une partie de l'énergie dudit faisceau et un circuit pour traiter les signaux électriques délivrés par les récepteurs pour déterminer la pente de l'origine de la fonction de covariance normalisée correspondant auxdits signaux, la pente étant représentative de la composante de la vitesse du vent qui souffle dans le chemin d'un faisceau laser suivant la direction de la ligne droite qui passe par les récepteurs, o le générateur de laser inclut un moyen pour émettre ledit faisceau selon des groupes successifs de deux impulsions, les paires d'impulsions étant séparées d'un intervalle temporel prédéterminé et o les récepteurs sont disposés à proximité du générateur de telle sorte que chacun reçoive un écho des impulsions laser retournées par la cible. Il est mis en exergue dans ledit brevet que le dispositif peut être appliqué à un système de contrôle de tir d'artillerie mais une telle application n'est pas décrite et de quelconques instructions ne sont pas

non plus présentées pour la mise en oeuvre pratique.

J. Fred Holmes et suivants, dans Applied Optics, Vol. 27, N0 12,

pp. 2532-2539, décrivent l'utilisation d'une interaction moucheture-

turbulence pour mesurer le vecteur de vent dans un plan perpendiculaire à une ligne de visée depuis un émetteur laser jusqu'à

une cible.

Un objet de la présente invention consiste à proposer un système de contrôle de tir (FCS) qui soit davantage précis que les

systèmes proposés par l'art antérieur.

Un autre objet de la présente invention consiste à proposer un procédé et un dispositif FCS qui puissent être appliqués à toutes les armes à tir tendu trajectoire plane, plus particulièrement à de petites armes. Encore un autre objet de la présente invention consiste à

proposer un dispositif FCS qui soit de petite dimension - "miniaturisé" -

et qui puisse par conséquent être appliqué à des armes portables.

Encore un autre objet supplémentaire de la présente invention consiste à proposer un procédé et un appareil qui permettent au tireur d'une arme, plus particulièrement d'une petite arme, de régler la visée de l'arme de manière à compenser des déviations dues au vent latéral

dans la trajectoire attendue du projectile.

Encore un autre objet de la présente invention consiste à proposer un procédé et un appareil qui permettent de déplacer automatiquement le point de visée pour compenser le vent latéral et la

chute de la balle dans la trajectoire.

D'autres objets et avantages de la présente invention

apparaîtront au fil du déroulement de la description.

Résumé de l'invention Le procédé de contrôle de tir de l'invention comprend les étapes de mesure de la distance de la cible et de la vitesse du vent latéral dans la trajectoire attendue du projectile avant de tirer à l'aide de l'arme et, en utilisant les équations de balistique connues du projectile, de détermination des déviations verticale et horizontale attendues du projectile et de réglage de la visée de l'arme afin de compenser

lesdites déviations.

L'invention concerne plus particulièrement les armes à trajectoire plane en relation avec lesquelles la trajectoire du projectile peut être assimilée à des fins pratiques à la ligne de visée qui va depuis le viseur du canon jusqu'à la cible de telle sorte qu'il doit être bien entendu que lorsqu'il est fait ici référence à ladite trajectoire, il pourrait en lieu et place être fait référence, si le contexte le permet, à

cette dite ligne de visée et vice versa.

Plus spécifiquement, ledit procédé comprend, avant de tirer à I'aide de l'arme, les étapes de: a - génération d'un faisceau laser à la position de tir; b - réception du faisceau réfléchi par la cible souhaitée; cdétermination de la distance de la cible en mesurant le retard temporel entre la génération dudit faisceau laser et la réception dudit faisceau réfléchi (à savoir le double du temps de propagation de l'impulsion laser entre l'émetteur et la cible). Des procédés permettant de réaliser une telle détermination qui peuvent être utilisés lors de la mise en oeuvre pratique de la présente invention sont décrits par exemple dans The Electrico-Optical Systems Handbook, Volume 6; "Active Electro-Optical Systems", Clinton S. Fox Editor, SPIE Press

1993, USA.;

d - détermination de la direction et de la vitesse du vent latéral dans la trajectoire en recevant ledit faisceau laser réfléchi en deux positions séparées et en mesurant les fluctuations d'intensité dudit faisceau auxdites deux positions séparées; e- détermination, en utilisant les équations de balistique du projectile, des déviations verticale et horizontale attendues du projectile; et f- réglage de la visée de l'arme afin de compenser lesdites déviations soit a) en munissant le tireur d'une information suffisante pour régler la visée de l'arme comme requis du fait desdites déviations soit b) en réglant automatiquement ladite visée. Dans l'un et l'autre cas,

l'appareil sera muni d'un moyen correspondant.

La communication au tireur de ladite information peut être réalisée par exemple en affichant dans un moniteur alphanumérique, noyé dans le champ de visualisation du viseur, la direction et le nombre d'encoches dont le point de visée du viseur doit être déplacé suite à quoi le tireur réalisera ce déplacement. Ladite direction et ledit nombre d'encoches sont déterminés au moyen d'un processeur ou d'un microcalculateur qui stocke dans une mémoire les équations de balistique du projectile, qui reçoit en tant qu'entrée la distance de la cible ainsi que la direction et la vitesse du vent latéral déterminées comme mis en exergue ci-avant et qui calcule les déviations verticale et horizontale attendues du projectile ainsi que le réglage correspondant du point de visée du viseur nécessaire pour les compenser, sur la base desdites équations de balistique. Le réglage automatique du viseur peut être réalisé en permettant audit processeur ou audit microcalculateur de commander la position du point de visée et de réaliser son déplacement directement. L'homme de l'art peut aisément mettre en oeuvre l'ensemble desdites façons permettant de

régler la visée de l'arme.

Selon un mode de réalisation particulier, le procédé de l'invention inclut l'obtention d'une mesure précise de l'intensité du

vecteur de vent latéral dans des sections distinctes du chemin - ci-

après quelquefois appelée mesure de vent latéral "résolue par distance (RR)" - et non seulement de sa valeur moyenne et ainsi, une meilleure prédiction de la déviation horizontale de la cible du fait du vent latéral dans la trajectoire est obtenue puisque le vent latéral affecte le projectile différemment dans diverses sections de la trajectoire et plus particulièrement, pour des projectiles supersoniques, le même vent latéral produit une erreur de tir plus importante (déviation par rapport à la cible) quand le projectile est plus proche du point de tir et une erreur

qui diminue lorsque le projectile s'approche de la cible.

L'appareil selon l'invention comprend un émetteur de faisceau laser; deux détecteurs espacés dont chacun est muni de sa propre optique de collecte et d'un champ de visualisation qui couvre la cible o, si on le souhaite, les ouvertures des optiques collectives se chevauchent partiellement; un moyen pour déterminer la distance de la cible, sur la base du retard temporel entre l'émission du faisceau laser et la réception du faisceau réfléchi depuis la cible; un moyen pour traiter le signal de sortie (analogique) de chaque détecteur et pour déterminer à partir desdits signaux la direction et l'intensité du vent latéral moyen dans la trajectoire attendue du projectile; et un moyen pour déterminer, à partir de ladite distance déterminée et desdits signaux de sortie des détecteurs, le réglage

requis du viseur.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention dans lequel une mesure de vent latéral résolue par distance est mise en

oeuvre, I'appareil inclut de préférence un unique récepteur multi-

élément au lieu de deux détecteurs séparés. Une structure à unique

récepteur multi-élément spécifique sera décrite ci-après.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, I'appareil est miniaturisé au point qu'il puisse être appliqué à une arme portable

telle qu'un fusil.

Brève description des dessins

Parmi les dessins: la figure 1 représente schématiquement le fonctionnement de l'appareil selon l'invention; la figure 2 est une illustration schématique de la structure générale d'un appareil selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est une illustration schématique d'un unique récepteur multi-élément particulier qui est une partie d'un appareil selon un mode de réalisation de l'invention; les figures 4A, 4B et 4C constituent en succession un organigramme général du logiciel utilisé dans un appareil selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 5 est une vue en perspective schématique d'un appareil selon un mode de réalisation de l'invention, qui convient pour une application à une arme portable; et la figure 6 est une vue latérale schématique qui représente

l'appareil de la figure 5 appliqué à un fusil classique.

Description détaillée des modes de réalisation préférés

L'invention utilise une configuration d'une unité d'émetteur-

récepteur qui émet un faisceau laser en direction d'une cible diffuse naturelle (un coteau, un mur d'immeuble etc...) et qui détecte l'intensité laser qui est réfléchie en retour depuis la cible à partir de laquelle elle peut extraire et calculer la vitesse et la direction du vent latéral moyen entre l'unité d'émetteur-récepteur et la cible. Le système permet de mesurer la distance jusqu'à la cible en mesurant le double du temps de propagation de l'impulsion laser entre l'émetteur et la cible. La plage effective de fonctionnement du système est de 50 à 1000 mètres. La précision de la vitesse moyenne mesurée du vent latéral est supérieure à 1 mètre/seconde. La précision de la mesure de la distance est

supérieure à + 10 mètres.

Le vent latéral dans un chemin peut dévier horizontalement n'importe quel projectile ou roquette, un tir en direction d'une cible

spécifique, par rapport au point d'impact souhaité au niveau de la cible.

Le caractère non certain de la distance de la cible peut conduire à une déviation verticale du projectile ou de la roquette par rapport au point d'impact souhaité au niveau de la cible. En mesurant ces deux paramètres avant le tir et en utilisant les équations de balistique connues du projectile, il est possible de calculer les déviations verticale et horizontale attendues du projectile. Le système de l'invention peut par conséquent donner au tireur une correction du point de visée, laquelle compensera la déviation attendue du projectile et améliorera de manière significative la précision du tir. De façon générale, la correction du point de visée est réalisée au moyen d'un déplacement

du point de visée dans le viseur.

L'appareil de l'invention peut être utilisé en tant que système de contrôle de tir (FCS) de dimension réduite (ou, comme il sera quelquefois dit, en tant qu'appareil "miniaturisé") de manière à être monté sur l'arme même s'il s'agit d'une arme portable. Il peut être appliqué à de nombreux types d'armes à trajectoire plane dont certains

exemples sont:

1. Lance-roquettes anti-char 2. Fusil de tireur embusqué ou isolé 3. Tir depuis un char

4. Lance-grenades.

L'appareil miniaturisé sera monté sur l'arme et fonctionnera en tant que viseur d'arme sophistiqué pour le tireur. Le FCS inclura l'optique de visée du tireur (lunette grossissante) en association avec l'unité laser qui mesure le vent latéral et la distance jusqu'à la cible. Le tireur visera l'impact sur la cible (ou n'importe quel objet au voisinage de la cible) puis il pressera un bouton qui déclenchera le fonctionnement de l'unité laser. L'unité laser mesurera le vent latéral dans le chemin et la distance précise jusqu'à la cible. L'unité de traitement de FCS inclura un moyen d'ordinateur programmé en fonction du type d'arme qui est utilisé ainsi que du type de projectile et de ses équations de balistique. Le moyen d'ordinateur recevra en tant qu'entrée les données de vent latéral et de distance et les traitera pour calculer les déviations horizontale et verticale correspondantes du projectile au niveau de la cible ainsi que le réglage du viseur, de façon générale le déplacement du point de visée, requis pour compenser lesdites déviations et pour faire en sorte que le projectile arrive en

impact sur la cible. Le terme "projectile" dans la présente description et

les présentes revendications inclut des roquettes et doit être compris

ainsi chaque fois qu'il apparaît. En outre, bien qu'il soit toujours fait référence ci-après au réglage du viseur réalisé en déplaçant le point de visée du viseur, il doit être bien entendu que ceci ne constitue pas une limitation et que n'importe quels autres moyens de réglage de viseur

sont inclus dans l'invention.

Après que les unités de laser et de traitement ont terminé leurs

missions, il y a deux procédés pour réaliser le réglage du viseur.

1. Affichage sur un petit moniteur alphanumérique, noyé dans le champ de visualisation du viseur, du nombre d'encoches et de la direction dont le tireur doit déplacer son point de visée afin de

compenser le vent latéral et la chute de la balle dans la trajectoire.

2. Déplacement automatique du point de visée du viseur d'une façon qui permette au tireur d'atteindre la cible indépendamment

dudit vent latéral et de ladite chute de la balle.

Le type d'image et le point de visée que le tireur peut voir sont soit une image réellement "vivante" obtenue à partir d'une visée optique régulière o le point de visée est projeté sur la ligne de visée du tireur, soit une image du type TV o le point de visée est fabriqué et présenté

sur le moniteur électroniquement.

Le laser émet un faisceau étroit collimaté en direction d'une cible éloignée. Le faisceau est réfléchi en retour depuis la cible et l'intensité retournée est collectée et détectée par le récepteur du système. Le récepteur est constitué par deux détecteurs espacés dont chacun comporte ses propres objectifs de focalisation ou un objectif de focalisation joint est prévu pour les deux détecteurs, la distance entre les centres des objectifs étant par exemple comprise entre 2 et 4 centimètres. Puisque le faisceau traverse la turbulence atmosphérique dans son chemin qui va depuis l'émetteur jusqu'à la cible et retour depuis la cible jusqu'au récepteur, il accumule des fluctuations d'intensité en traversant son front de phase du fait de la diffraction des irrégularités en termes d'indices de réfraction que présentent le milieu turbulent. Conformément à l'hypothèse de Taylor (l'hypothèse de la turbulence "gelée") pour des périodes temporelles courtes, il est possible d'accepter que les irrégularités en termes d'indices de réfraction subissent une dérive du fait du vent atmosphérique sans modification significative ni de leur forme, ni de leur distribution spatiale. Par conséquent, le motif de diffraction du faisceau sur la cible et sur le plan du récepteur subit également une dérive du fait d'une vitesse qui est rapportée à la composante du vent latéral dans le chemin optique. En analysant temporairement les fluctuations de l'intensité, en deux positions séparées sur le plan des récepteurs, il est possible de calculer la vitesse du vent latéral. La mesure des fluctuations d'intensité en des positions séparées sur le plan des récepteurs est réalisée en utilisant la géométrie de deux détecteurs

espacés dans le plan focal des optiques des récepteurs.

La figure 1 représente schématiquement la détermination de la vitesse du vent latéral dans un appareil selon l'invention. Un index de référence 20 indique un émetteur laser qui génère un faisceau laser dirigé sur une cible 21. Des index de référence 22 et 23 indiquent deux détecteurs situés dans le plan focal des optiques des récepteurs et espacés l'un de l'autre. Le faisceau laser est réfléchi jusqu'au détecteur 22 comme indiqué en 24 et 25 et jusqu'au détecteur 23 comme indiqué en 26 et 27. Un index de référence 28 représente une turbulence qui subit une dérive du fait d'un vent latéral, dirigé comme indiqué par une flèche 29. Après un certain retard temporel qui dépend de la distance entre les deux détecteurs et de la vitesse du vent latéral, la turbulence a subi une dérive jusqu'à la position indiquée selon des lignes en pointillés en 28'. Le détecteur 22 détecte une image d'intensité du faisceau laser réfléchi. Après ledit retard, le détecteur 23 détecte approximativement la même image d'intensité du faisceau laser réfléchi. Puisque la distance entre les deux détecteurs est fixe et

connue, le retard dépend seulement de la vitesse du vent latéral.

En correspondance, la figure 2 représente schématiquement la structure générale d'un appareil selon un mode de réalisation de l'invention. Des index de référence 20, 22 et 23 désignent respectivement à nouveau un émetteur laser et deux détecteurs qui constituent une unité d'émetteur/récepteur 30. Un index de référence 31 indique un dispositif de visée optique, essentiellement une lunette grossissante, qui est muni d'un moyen indiqué schématiquement en 32 et 33 pour régler son point de visée respectivement en direction et en élévation. Un index de référence 34 indique une unité qui comprend les composants électroniques et les circuits requis. Un index de référence indique une unité qui reçoit les signaux provenant des détecteurs et qui les transmet à un processeur 36, lequel détermine la distance de la cible à partir du retard temporel entre l'émission d'un faisceau laser et la détection de sa réflexion depuis la cible d'une manière connue et détermine la vitesse du vent latéral comme expliqué en connexion avec la figure 1. Le processeur calcule les réglages requis du viseur et transmet les données calculées a l'unité électronique 34 qui affiche lesdites données pour le tireur afin de lui permettre de régler en

correspondance le viseur ou qui réalise le réglage automatiquement.

Le laser émet de façon préférable des impulsions courtes (la largeur d'impulsion est d'environ 40 nanosecondes) à une fréquence de répétition élevée (environ 1 kHz) et à une énergie totale faible par impulsion (environ 100 pJ). Ces paramètres de laser donnent une puissance de crête élevée par impulsion émise (quelques kilowatts) à une fréquence d'impulsion suffisamment élevée ce qui, en association avec une certaine ouverture d'optique de récepteur d'une dimension suffisante pour collecter la quantité de lumière nécessaire, convient pour mesurer la vitesse du vent latéral pour n'importe quelle distance de la cible qui n'est pas supérieure à la plage maximum dans laquelle

le système est destiné à fonctionner. Les données mentionnées ci-

avant qui ont la préférence sont cependant valides moyennant I'hypothèse consistant en ce que les valeurs de réflectivité des cibles sont d'environ 0,05 à 0,1 qui sont les valeurs de réflectivité minimum que l'on s'attend à trouver en relation avec des objets naturels ou artificiels. Cependant, des terrains différents et des objets naturels ou artificiels différents peuvent présenter des valeurs de réflectivité aussi faibles que 0,6 à 0,7 et si ces valeurs excèdent 0,1, une largeur d'impulsion différente, une fréquence différente et une plage différente seront de préférence adoptées et l'homme de l'art déterminera

aisément dans chaque cas les plages les plus appropriées.

Les étapes qui suivent sont mises en oeuvre selon un mode de réalisation préféré de l'invention pour mesurer le vent latéral: 1. Un laser pompé par diode Nd:YLF présentant un diamètre de faisceau inférieur à 5 centimètres et une divergence de faisceau étroite inférieure à 0,2 milliradian est utilisé pour produire le faisceau

laser.

2. Une cible éloignée du type diffus est visée et environ 1000 impulsions à une fréquence de répétition supérieure à 1 kHz lui sont envoyées. 3. L'intensité de la lumière réfléchie depuis la cible est détectée à l'aide de deux détecteurs espacés, chacun étant muni de sa propre optique de collecte ou les deux comportant une optique de collecte jointe, chacun présentant un champ de visualisation qui couvre le spot au niveau de la cible (>> 0,2 milliradian) et les deux détecteurs présentant une distance entre les centres de leurs optiques de collecte

qui est telle que leurs ouvertures se chevauchent partiellement (c'est-à-

dire que leurs ouvertures sont plus larges que la distance entre les centres des deux ouvertures des optiques), par exemple dans la plage de 1 à 4 centimètres. Afin de réaliser cette caractéristique, il est préférable d'utiliser un séparateur de faisceau de 45 dans la pupille d'entrée du système, qui permet de séparer la lumière reçue selon deux faisceaux perpendiculaires, les deux présentant les mêmes caractéristiques spatiales et temporelles, en plus de l'intensité, qui est

la moitié de l'intensité originale.

4. Le signal de sortie (analogique) de chaque détecteur est traité en amplifiant le signal, en sélectionnant les valeurs de crête de chaque signal, en convertissant le signal analogique selon un signal numérique et en entrant les données numérisées dans un moyen d'ordinateur. 5. Deux réseaux de valeurs de crête de chaque détecteur

(chaque réseau contient jusqu'à 1000 valeurs) sont sauvegardés.

6. La variance moyenne et normalisée de chacun des

réseaux est calculée.

7. La fonction de corrélation croisée (CCF) à retard temporel normalisée entre les valeurs d'intensité dans les deux réseaux, avec un retard temporel allant jusqu'à 20 millisecondes, est calculée et formulée. 8. Les différences cumulatives entre les valeurs dans les parties positives de la CCF et les valeurs dans les parties négatives de la CCF sont calculées. Le signe du résultat donne la direction du vent

latéral moyen dans le chemin (droite à gauche ou gauche à droite).

9. Les fluctuations de signal dans chaque réseau de valeurs

sont lissées en réalisant une moyenne mobile sur 3 à 6 valeurs.

10. Après lissage, le nombre de points de passage par zéro (nombre de fois o le signal instantané croise le signal moyen dans chaque détecteur) est calculé pour chaque réseau. Le nombre de survenues de passage par zéro en association avec d'autres paramètres - la distance jusqu'à la cible et la variance du signal - donne I'intensité du vent latéral moyen dans le chemin, après utilisation d'une

fonction d'étalonnage appropriée.

La distance jusqu'à la cible peut affecter la valeur du vent latéral moyen mesuré par le système. Le signal que le détecteur du système reçoit est influencé par le motif de diffraction de la lumière laser, le motif de diffraction étant produit par des tourbillons de turbulence dans le chemin. La distance entre un tourbillon de turbulence et le récepteur détermine, en association avec la dimension du tourbillon et avec lalongueur d'onde du laser, I'échelle spatiale caractéristique du motif de diffraction au niveau du plan du récepteur. Par conséquent, le spectre temporel du signal de récepteur qui est la réalisation de l'échelle spatiale soumise à dérive par le vecteur de vitesse du vent dépend également de la distance jusqu'aux tourbillons et par conséquent dépend également de la distance jusqu'à la cible. Puisque le nombre de passages par zéro est une mesure concernant le spectre temporel de n'importe quel signal, il est clair que l'intensité mesurée du vent latéral à l'aide du procédé par passage par zéro dépend de la distance

jusqu'à la cible de réception.

Le processus et l'appareil de l'invention peuvent être adaptés selon une forme particulière de l'invention pour réaliser des mesures de vent latéral RR. La modification de l'appareil inclut le développement d'un unique récepteur multi-élément (au lieu des deux détecteurs séparés), d'un émetteur modifié (le même laser avec une nouvelle forme de faisceau) et d'une nouvelle version de logiciel qui permette

une mesure résolue par distance réelle du vent latéral dans le chemin.

Un unique récepteur multi-élément proposé est un réseau de photodiodes PIN en InGaAs linéaire qui est représenté schématiquement sur la figure 3. Il s'agit d'un réseau de photodiodes monolithique muni de 16 éléments dans une rangée, le réseau de détection étant monté sur un support de puce à contacts soudés directement (LCC) à 68 broches. Ce réseau de détecteurs comporte une cathode commune et des anodes isolées indiquées sur la figure 3 au moyen d'index de référence 1 à 16. Des index de référence 40 à 46 sont des préamplificateurs correspondants et un index de référence 50 indique des détecteurs de crête. Les signaux numériques sont transmis jusqu'à un processeur comme indiqué en 52. La dimension de chaque détecteur dans le réseau est de 50 pIm (largeur) x 250 prm (hauteur) et le pas est de 50 pm également. Un fournisseur possible d'un tel réseau

est Sensors Unlimited Inc. NJ. USA.

L'idée qui se cache derrière l'approche à multi-élément est que le déplacement des tourbillons de turbulence dans le faisceau laser, du fait des vents latéraux dans une section spécifique du chemin optique, produit une unique signature d'intensité temporelle et spatiale dans le plan focal du récepteur. En analysant le signal de détecteurs adjacents dans le plan focal et en utilisant diverses échelles temporelles pour l'intégration du signal, il est possible de reconstruire la signature spécifique et de résoudre par conséquent l'intensité de la vitesse du vent latéral dans la section pertinente du chemin. La technique utilisée pour déterminer la vitesse du vent latéral moyen est valide également dans ce cas mais la CCF est calculée pour différentes combinaisons de

paires de détecteurs dans le plan focal du récepteur.

Un mode de réalisation du logiciel utilisé dans l'appareil de l'invention est représenté sur les figures 4A, 4B et 4C divisées selon trois parties consécutives du fait de sa longueur, dont l'organigramme

est auto-explicatif.

Les figures 5 et 6 représentent, a titre d'illustration d'un cas spécifique, I'application à un fusil classique d'un appareil selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 5 représente l'appareil selon une vue en perspective schématique, certaines parties ayant été ôtées, afin de montrer l'unité de traitement de vent latéral et de distance ainsi que le point de visée. La figure 6 représente schématiquement selon une vue latérale un fusil 55 qui n'a pas besoin d'être décrit du fait qu'il ne fait pas partie de l'invention et qu'il est de façon générale classique, fusil auquel est appliqué un appareil 56 selon un mode de réalisation de l'invention. Un index de référence 57 représente une plaque de montage sur laquelle l'appareil peut être lié, par exemple au moyen de vis dont une est indiquée schématiquement en 58, laquelle plaque peut être liée au fusil au moyen d'une connexion

libérable indiquée schématiquement en 59.

Bien que des modes de réalisation spécifiques de l'invention aient été décrits dans le contexte de l'illustration, il est bien entendu que l'invention peut être mise en oeuvre par l'homme de l'art avec de nombreuses modifications, variantes et adaptations sans que ni l'on

s'écarte de l'esprit des revendications, ni l'on excède leur cadre.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour le contrôle de tir d'armes a trajectoire plane caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de mesure de la distance de la cible et de la vitesse du vent latéral dans la trajectoire attendue du projectile avant le tir de l'arme et, en utilisant les équations de balistique connues du projectile, de détermination des déviations verticale et horizontale attendues du projectile et de réglage du viseur

de l'arme afin de compenser lesdites déviations.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: a - génération d'un faisceau laser à la position de tir; b réception du faisceau réfléchi par une cible souhaitée; c- détermination de la distance de la cible en mesurant le retard temporel entre la génération dudit faisceau laser et la réception dudit faisceau réfléchi; d - détermination de la direction et de la vitesse du vent latéral dans la trajectoire en recevant ledit faisceau laser réfléchi en deux positions séparées et en mesurant les fluctuations d'intensité dudit faisceau auxdites deux positions séparées; e- détermination, en utilisant les équations de balistique du projectile, des déviations verticale et horizontale attendues du projectile; et f- réglage du point de visée du viseur de l'arme afin de compenser lesdites déviations soit en munissant le tireur d'une information suffisante pour régler ledit viseur, soit en réglant

automatiquement ledit viseur.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la direction et la vitesse du vent latéral sont déterminées dans des

sections distinctes de la trajectoire du projectile.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui suivent: I- production d'un faisceau laser au moyen d'un laser pompé par diode Nd:YLF présentant un diamètre de faisceau inférieur à 5 centimètres et une divergence de faisceau étroit (inférieure a 0,2 milliradian); Il - visée d'une cible éloignée du type diffus et envoi dessus d'environ 1000 impulsions selon une fréquence de répétition supérieure à 1 kHz; Ill - détection de l'intensité de la lumière réfléchie depuis la cible à l'aide de deux détecteurs espacés, chacun étant muni de sa propre optique de collecte ou les deux comportant une optique de collecte jointe, moyennant un champ de visualisation qui couvre la cible (>> 0,2 milliradian), les centres des optiques de collecte des détecteurs étant séparés d'une distance qui est telle que leurs ouvertures se chevauchent partiellement; IV- traitement du signal de sortie analogique de chacun desdits détecteurs en amplifiant son signal, en sélectionnant les valeurs de crête de chaque signal, en convertissant le signal analogique selon un signal numérique et en entrant les données numérisées dans un moyen d'ordinateur; V- sauvegarde des deux réseaux des valeurs de crête de chacun desdits détecteurs; VI - calcul de la variance moyenne et normalisée de chacun desdits réseaux; VII- calcul et formulation de la fonction de corrélation croisée (CCF) à retard temporel normalisée entre les valeurs d'intensité dans lesdits deux réseaux; VIII- calcul des différences cumulatives entre les valeurs dans les parties positives de ladite CCF et les valeurs dans ses parties négatives et ainsi, la direction du vent latéral moyen dans le chemin est définie par le signe du résultat dudit calcul; IX- lissage des fluctuations de signal dans chaque réseau desdites valeurs en réalisant une moyenne mobile sur 3 à 6 valeurs; et X - puis calcul pour chacun desdits réseaux du nombre de points de passage par zéro afin de calculer l'intensité du vent latéral

moyen dans le chemin.

5. Appareil pour le contrôle de tir d'armes à trajectoire plane, caractérisé en ce qu'il comprend: un émetteur de faisceau laser (20) deux détecteurs (22, 23) espacés dont chacun est muni d'un champ de visualisation qui couvre la cible souhaitée; un moyen (36) pour déterminer la distance de la cible, sur la base du retard temporel entre l'émission du faisceau laser et la réception du faisceau réfléchi depuis la cible; un moyen (36) pour traiter le signal de sortie de chaque détecteur et pour déterminer à partir desdits signaux la direction et l'intensité du vent latéral moyen dans la trajectoire attendue du projectile; et un moyen (36, 34) pour déterminer, à partir de ladite distance et

desdits signaux de sortie des détecteurs, le réglage requis du viseur.

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les détecteurs (22, 23) comprennent des optiques collectives dont les

ouvertures se chevauchent partiellement.

7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il inclut un unique récepteur multi-élément pour permettre une mesure de

vent latéral résolue par distance.

8. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est

miniaturisé de manière à pouvoir être appliqué à une arme portable.

9. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (34) pour communiquer au tireur de l'arme les

données du réglage requis du point de visée du viseur de l'arme.

10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen (34) pour communiquer au tireur de l'arme les données du réglage requis du viseur de l'arme comprend un moyen pour afficher dans un moniteur alphanumérique, noyé dans le champ de visualisation du viseur de l'arme, la direction et le nombre d'encoches dont le point

de visée dudit viseur doit être déplacé.

11. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (36) pour déplacer automatiquement le point de visée du viseur de l'arme en fonction de la distance déterminée et des

signaux de sortie de détecteur.