ITFI20110266A1 - "sistema di mira" - Google Patents

Description

“SISTEMA DI MIRAâ€

DESCRIZIONE

Campo tecnico

La presente invenzione riguarda il campo delle armi portatili, e più in particolare riguarda un sistema di mira per armi portatili.

Stato della tecnica

Come à ̈ noto, i tradizionali sistemi di mira delle armi portatili costringono l'utilizzatore, per un puntamento accurato, ad utilizzare apparati di visione vincolati all’arma stessa. Sia nel sistema di mira meccanica standard, per il quale si collimano due riferimenti lungo l’asse della canna, sia nei sistemi avanzati che utilizzano percorsi ottici, sensori IR e altri tipi di congegni, à ̈ infatti necessario porre l’occhio, e quindi il volto, in prossimità di un oculare solidale all’arma.

Per effettuare efficacemente questa operazione à ̈ richiesta l’assenza di una protezione completa del volto, che pertanto rimane esposto, nel caso di azioni di guerra, al fuoco nemico.

Un esempio di parziale soluzione alle problematiche sopra evidenziate à ̈ descritto nella domanda di brevetto per modello di utilità DE202009012199. In tale documento à ̈ descritta un'arma portatile dotata di un sistema che permette di effettuare le operazioni di mira mediante un elmetto dotato di un visore posto di fronte agli occhi sul quale viene proiettato dinamicamente un reticolo di puntamento.

Per far si che su questo reticolo si materializzi la linea di fuoco dell’arma, un’unità elettronica posta sull’elmetto calcola lo spostamento angolare relativo fra due gruppi di sensori inerziali montati rispettivamente su elmetto e arma, che individuano i movimenti relativi di emetto e arma, e muove coerentemente il reticolo di puntamento. In particolare, per registrare l’orientamento nello spazio dell’arma, su questa à ̈ disposto un sensore di movimenti circolari (giroscopio).

Anche l’elmetto dispone di un giroscopio atto a tracciarne i movimenti angolari. Entrambi, arma ed elmetto, devono essere orientati da un bussola magnetica (sensori magnetici che determinano un'orientazione fissa nello spazio) e allineati fra loro. Dopo aver “indossato†il sistema, i tiratori devono allineare l’arma al punto di mira del visore per “calibrare†il sistema.

Tale tipologia di arma portatile perfezionata va nella direzione di facilitare la fase di mira, in quanto indirettamente porta ad una limitazione nell’esposizione dell'utilizzatore al fuoco nemico, in quanto non rende più necessario porre la testa necessariamente in allineamento con un sistema di mira. Essa presenta però notevoli limiti pratici dovuti sostanzialmente ad una mancanza intrinseca di precisione nei momenti più “delicati†ovvero quelli in cui la testa dell'utilizzatore si trova distante dall'arma.

Si noti infatti come tale sistema realizzi relazioni di movimento tra arma e elmetto mediante coordinate angolari: l’utilizzatore dell’arma à ̈ in grado di allineare l’arma alla linea di mira senza dover necessariamente posizionare la testa (ovvero degli occhi) in modo preciso rispetto alla linea di mira, ma non à ̈ in grado di eliminare l’errore dovuto ad un moto traslatorio, cioà ̈ lineare e non angolare, dell’arma rispetto all’elmetto (cioà ̈ l’errore di parallasse), ovvero rispetto alla posizione di calibratura.

In alcune circostanze questa limitazione rende del tutto inutile il sistema di puntamento, ad esempio:

− se l’utilizzatore si trova all’interno di un veicolo blindato per sparare, esso à ̈ obbligato a guardare frontalmente, in modo da rimanere protetto, ma deve necessariamente portare l’arma fuori dal finestrino;

− se l’utilizzatore si ripara dietro ad un ostacolo, à ̈ comunque obbligato ad affacciarsi (lo stretto indispensabile) per poter visualizzare il bersaglio ma per sparare deve necessariamente tenere l’arma o sopra la testa o al proprio fianco;

− nel caso in cui l’utilizzatore avanzi mantenendo l’arma all’imbraccio per rendere più rapido lo spostamento e venga sorpreso da una minaccia improvvisa, l’azione di fuoco sarà data con l’arma in questa posizione, ovvero traslata dalla posizione di calibratura.

In tutte queste circostanze l’errore di parallasse dovuto allo spostamento della linea di fuoco (ad esempio la linea di prosecuzione della canna del fucile in cui à ̈ implementato il sistema) rispetto alla linea di mira (parallele fra loro) non può essere rilevato e può facilmente superare il mezzo metro su un bersaglio a cento metri, valore inaccettabile nelle specifiche di armi da combattimento.

Inoltre à ̈ importante notare che i sensori giroscopici (ovvero sensori di moto circolare) sono soggetti ad un intrinseco errore chiamato “deriva†(fenomeno per cui, anche a sensore fermo, viene misurata una velocità angolare non nulla) che provoca ulteriori imprecisioni nella mira. Per limitare al massimo tale errore di deriva, à ̈ necessario utilizzare giroscopi di elevata qualità, che ovviamente fanno lievitare i costi dell’arma.

Scopo e sommario dell’invenzione

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di risolvere le problematiche evidenziate nelle armi portatili di tipo noto e in particolare di mettere a punto un sistema di mira per armi portatili in grado di non esporre il suo utilizzatore durante la fase di puntamento, mantenendo al contempo un'elevata precisione nel puntamento.

Altro importante scopo della presente invenzione, Ã ̈ quello di mettere a punto un sistema di mira per arma portatile che sia di basso costo, garantendo comunque un'elevata precisione.

Questi ed altri scopi, che saranno più chiari in seguito, sono raggiunti con un sistema di mira per arma portatile secondo la successiva rivendicazione 1. Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di una sua forma di esecuzione preferita ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle allegate tavole di disegni, in cui

la figura 1 rappresenta uno schema dell'arma portatile secondo l'invenzione;

la figura 2 rappresenta uno schema di flusso delle fasi dell'algoritmo che, dati gli input dei sensori delle terne secondo l'invenzione, da come output il posizionamento e l'orientazione relativa dell’arma e del dispositivo di visualizzazione;

la figura 3 rappresenta una parte dell'algoritmo di figura 2, in cui à ̈ evidenziato un sotto-algoritmo riguardante il calcolo degli angoli orientazione relativi all’arma e al dispositivo di visualizzazione secondo l'invenzione. Descrizione dettagliata di una forma realizzativa dell'invenzione

Con riferimento alle figure precedentemente citate, un sistema di mira per armi portatili secondo l’invenzione viene complessivamente indicato con il numero 10. Con il numero 11 à ̈ indicata un’arma portatile utilizzabile con il sistema di mira dell’invenzione, quale ad esempio un fucile d’assalto, mentre con 12 à ̈ indicato un dispositivo di visualizzazione indossabile dall’utilizzatore, in questo esempio nella forma di un elmetto portante un “Head Up Display†12A (di seguito indicato anche con “HUD†, per brevità). Tale “head up display†12A definisce un visore 12B per l’elmetto, che ha anche funzione protettiva per l’utilizzatore.

Il sistema comprende una prima coppia di sensori inerziali 13B-14B atti a rilevare rispettive orientazioni nello spazio e/o orientazioni relative dell’arma e del dispositivo di visualizzazione su cui sono vincolati, una secondo coppia di sensori inerziali 13A-14A atti a rilevare l’orientazione del campo magnetico rispetto all’arma e al dispositivo di visualizzazione su cui sono vincolati, ed una terza coppia di sensori inerziali 13C-14C atti a rilevare spostamenti lineari e quindi posizioni nello spazio, assoluti o relativi, per i rispettivi corpi d’arma e del dispositivo di visualizzazione su cui sono vincolati.

Preferibilmente, più in particolare, sull’arma portatile 11 à ̈ montata una prima piattaforma inerziale 13 che comprende tre sensori inerziali, ed in particolare un sensore magnetometrico 13A, un sensore giroscopico 13B e un sensore accelerometrico 13C.

Analogamente, sull’elmetto 12 à ̈ presente una seconda piattaforma inerziale 14, anch’essa comprendente un sensore magnetometrico 14A, un sensore giroscopico 14B e un sensore accelerometrico 14C.

Ancora più in particolare, in questo esempio, i sensori accelerometrici e giroscopici comprendono ciascuno una predeterminata terna (ad esempio di tipo cartesiano) di direzioni di rilevamento per determinare le componenti cartesiane dell’accelerazione e della velocità angolare della rispettiva piattaforma inerziale nello spazio. Il sensore magnetometrico à ̈ in grado di rilevare l’asse magnetico terrestre e pertanto dare un riferimento spaziale di base rispetto al quale valutare i parametri inerziali provenienti dagli accelerometri e dai giroscopi.

Secondo questa configurazione, preferibilmente, ciascun sensore accelerometrico 13C-14C prevede sostanzialmente tre accelerometri disposti con versi di rilevamento coincidenti con una terna cartesiana; analogamente, anche ciascun sensore giroscopico 13B-14B prevede tre giroscopi con versi di rilevazione coincidenti con una terna di riferimento. Ancora, in questo esempio anche ciascun sensore magnetometrico 13A-14A comprende tre magnetometri disposti secondo una predeterminata terna (ad esempio di tipo cartesiano) di direzioni di rilevamento.

Nell’esempio in descrizione, vantaggiosamente, ciascuna piattaforma inerziale (ovvero i suoi componenti) à ̈ del tipo MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), che sfrutta la risposta alle accelerazioni (quelle lineari, compresa la gravità) e ai moti circolari di opportune membrane integrate all’interno di trasduttori elettronici.

Nell’esempio in descrizione, opportunamente, i giroscopi MEMS utilizzati, sfruttano l’effetto Coriolis (in un sistema di riferimento rotante a velocità angolare ω una massa m in moto con velocità v à ̈ sottoposta alla forza F=-2m(ω x v)).

La geometria semplificata di un tale giroscopio comprende una massa messa in vibrazione lungo un asse (direzione della velocità v); quando il giroscopio ruota, la forza di Coriolis introduce una vibrazione secondaria lungo l’asse ortogonale all’asse di vibrazione: misurando lo spostamento della massa in questa direzione si risale alla velocità angolare complessiva della massa.

Gli accelerometri MEMS per la misura sfruttano invece la legge di Newton. Sono in particolare costituiti da una massa di prova con bracci elastici di sostegno. Il sistema di trasduzione dello spostamento può essere ad esempio piezoelettrico o capacitivo.

Pertanto, ciascuna piattaforma inerziale 13 e 14 presenta tre sensori, ciascun sensore essendo in pratica composto esso stesso da tre “sotto-sensori†(giroscopi, accelerometri e magnetometri) disposti fra loro in modo ortogonale. I giroscopi sono sensibili alle rotazioni, gli accelerometri sono sensibili alle accelerazioni e offrono inoltre un riferimento alla terna giroscopica, ovvero il piano ortogonale alla direzione di gravità, mentre i magnetometri sono sensibili al campo magnetico e offrono anch’essi un riferimento alla terna giroscopica, ovvero il piano ortogonale al nord magnetico della terra.

Il sistema di mira 10 comprende inoltre mezzi elettronici di gestione e processazione delle informazioni provenienti dai sensori inerziali sopra descritti, ad esempio un’unità elettronica 15 fisicamente disposta sull’elmetto/head display 12A, ad esempio integrata od associata alla seconda piattaforma inerziale MEMS 14. Secondo l’invenzione, tale unità elettronica à ̈ preposta, tra l’altro, a mettere in relazione tra loro l’orientazione e la posizione nello spazio dell’arma 11 e del dispositivo di visualizzazione 12 e a rappresentare nel visore 12B, sulla base di dette relazioni di orientazione e di posizione, almeno parte della traiettoria di fuoco dell’arma, cioà ̈ la traiettoria del proietto sparato dall’arma, come meglio descritta in seguito.

Va da sé che il sistema comprende mezzi di comunicazione dati tra l’arma 11 e il dispositivo di visualizzazione 12, quali preferibilmente un sistema di comunicazione senza fili tra la prima piattaforma inerziale 13 e l’unità elettronica 15, nonché mezzi di comunicazione (preferibilmente di tipo fisico, ad esempio cavi o piste conduttive) tra la seconda piattaforma inerziale 14 e la stessa unità elettronica 15.

Riassumendo brevemente la componentistica del sistema, questo comprende

- mezzi sensori di movimento sul fucile, che percepiscono sia i moti circolari, sia i moti lineari dell’arma e mezzi di invio ad un’unità elettronica di processazione sull’elmetto;

- mezzi sensori di movimento sull’elmetto, che percepiscono sia i moti circolari, sia i moti lineari dell’elemento, ovvero della testa; - un’unità di processazione, installata preferibilmente nella stessa meccanica dei mezzi sensori di movimento dell’elmetto, che acquisisce i dati dei due mezzi sensori (quello dall’arma preferibilmente tramite canale wireless), elabora i dati ed invia all’HUD i comandi per spostare il reticolo di puntamento (che costituisce in pratica parte della traiettoria di fuoco dell’arma, ovvero la parte finale di questa) coerentemente con i movimenti percepiti;

- un HUD, cioà ̈ un visore integrato nella parte frontale dell’elmetto che, a partire dai dati di posizione e orientazione dell’elmetto e del fucile, proietta il reticolo di puntamento seguendo lo spostamento dell’arma rispetto alla testa, considerando sia la variazione di orientazione della testa e dell’arma nello spazio, sia la traslazione lineare (variazione di distanza tra i due corpi), ovvero la variazione di posizione relativa della stessa arma e della testa.

Il sistema viene preferibilmente installato su un elmetto in grado di proteggere completamente il volto del soldato.

L’head up display presenta i dati all’utilizzatore mostrando simultaneamente la scena reale e le informazioni superimposte, tra cui il reticolo di puntamento, che in pratica à ̈ la parte terminale della linea di fuoco, evitando così ampi movimenti della testa o degli occhi, come avviene ad esempio nel caso in cui un soldato debba mirare l’obiettivo su cui sparare.

Grazie all’HUD quindi, l’operatore può sparare mirando in modo preciso il bersaglio, pur mantenendo una concreta percezione del campo di battaglia senza aver alcun ostacolo fra gli occhi ed il mondo esterno, come invece avviene con un’ottica di mira tradizionale. In particolare il reticolo di mira viene materializzato sulla visiera del casco, di fronte agli occhi. Per evitare l’affaticamento dell’occhio per il continuo cambio di fuoco (messa a fuoco - refocusing tra scena reale e dati sovra-impressi), negli HUD per velivoli, ad esempio, il fuoco à ̈ all’infinito (messa a fuoco all’infinito), in modo da permettere al pilota di leggere il display senza cambiare fuoco. Alcuni HUD sperimentali lavorano invece scrivendo direttamente l’informazione sulla retina dell’utilizzatore.

Il funzionamento dell'HUD Ã ̈ quindi incentrato nel proiettare l'immagine, nel nostro caso un reticolo di puntamento, su di un elemento ottico in vetro trasparente (combiner), come in figura X.

Il reticolo di puntamento non à ̈ altro che un ausilio visivo per l’utilizzatore che deve far fuoco ed idealmente (a meno di correzioni dovute all’ottica o al montaggio meccanico dell’arma) à ̈ allineato con l’arma stessa, ovvero indica il preciso punto dove verrà indirizzato il proietto sparato.

L’head up display à ̈ ben noto nelle applicazioni a sistemi di visione associate ad armi e tipicamente à ̈ costituito dai seguenti componenti:

• Combinatore (Combiner): il combinatore à ̈ uno schermo (ad esempio una lente di plastica corretta otticamente), parzialmente riflettente, ma essenzialmente trasparente che riflette la luce proiettata da un’unità di proiezione IPU delle immagini. La luce che raggiunge l’occhio à ̈ una combinazione della luce che passa attraverso la lente e della luce riflessa dal proiettore.

• Mobile Data Terminal (MDT): questa unità comunica con un elaboratore centrale per accedere alle informazioni di cui ha bisogno.

• Unità elettronica (Video Image Generator): questa unità genera le immagini video basate su caratteri per l’informazione acquisita attraverso l’unità MDT.

• Unità di Proiezione delle Immagini (Image Projection Unit - IPU): questa unità acquisisce il segnale video dall’unità elettronica e proietta le immagini video (nel caso presente, il reticolo di puntamento) nel combinatore. Attualmente, grazie alle nuove tecnologie sviluppate nell’ambito dei micro-display e dei MEMS, questa unità si basa su display a cristalli liquidi (LCD), a cristalli liquidi al silicio (LCOS), oppure su micro-specchi digitali (DMDs), diodi organici fotoemittenti (OLED) e laser a bassa intensità (che proiettano direttamente sulla retina).

• Detto questo, bisogna tenere presente che l’HDU, per il funzionamento nel caso specifico, richiede i dati provenienti dall’unità elettronica, cioà ̈ i dati di orientazione e posizione relativa fra elmetto e arma, calcolabili tramite le piattaforme inerziali descritte (il reticolo terrà conto delle correzioni da fare dopo alcuni tiri di prova).

Si noti come l’utilizzo di sensori di movimento – sia circolari sia lineari - su arma ed elmetto, permette di eliminare gli errori di parallasse (dovuti alla distanza variabile fra testa ed arma) che precede l’operazione di fuoco.

Per poter operare, il sistema di mira necessita anche di mezzi di riferimento atti a definire una orientazione ed una posizione iniziale nello spazio per l’arma 11 ed il dispositivo di visualizzazione 12 che devono essere note al sistema in modo tale da poter avere dati di partenza dai quali poter far seguire le variazioni di orientazione e posizione rilevate dai sensori. Ad esempio, tali mezzi di riferimento comprendono una zona di riscontro 16A tra arma 11 e dispositivo di visualizzazione 12 tale per cui quando l’arma riscontra su detto dispositivo in detta zona di riscontro 16A, à ̈ univocamente determinata la posizione e l’orientazione relativa delle due parti e il sistema inizializza la determinazione di orientazione e posizione relativa delle due dal momento di tale riscontro. Ad esempio la zona di riferimento 16A à ̈ realizzata da una tasca definita sull’elmetto entro la quale viene inserita una controsagomata parte 16B dell’arma 11 in modo tale che nel loro accoppiamento risulti definito in modo univoco il reciproco orientamento e la reciproca posizione. Opportunamente su tale tasca può essere presente un comando (ad esempio un pulsante) tale per cui quando l’arma 11 à ̈ accoppiata alla stessa tasca 16A dell’elmetto, tale comando à ̈ necessariamente attivato (nel caso del pulsante, premuto dall’arma) ed il sistema inizializza la posizione e orientazione reciproca dell’arma e del dispositivo di visualizzazione.

Un semplice esempio che illustra sommariamente il funzionamento del sistema à ̈ il seguente: un soldato in piedi, col fucile imbracciato all’altezza del fianco e puntato frontalmente e con la testa rivolta frontalmente, vede il reticolo di puntamento (costituisce di fatto la parte finale della traiettoria di fuoco dell’arma) sul visore 12B dell’head up display davanti al proprio volto spostarsi nettamente se il fucile viene ruotato a destra o a sinistra, in alto o in basso, con lo stesso verso dell’arma. Invece, se il soldato tiene fermo il fucile e ruota la testa, il reticolo si sposterà dalla parte opposta della rotazione. Infine se la testa o il fucile vengono traslati e non ruotati l’uno rispetto all’altro, lo spostamento del reticolo avviene coerentemente con quanto detto sopra ma in modo molto meno percettibile. Si noti ad esempio come ruotando l’arma di 5° a 100 metri, il punto di impatto risulti in realtà 90m fuori dal bersaglio, mentre se si trasla l’arma di 50cm rispetto all’elmetto, a 100m il punto di impatto mantiene una distanza fuori dal bersaglio pari a 50cm. Quindi la distanza aumenta il peso dell’errore angolare, mentre l’errore lineare rimane costante (uno degli aspetti innovativi della presente invenzione à ̈ proprio quello di considerare la traslazione relativa del dispositivo di visualizzazione e dell’arma grazie alla determinazione delle loro traslazioni lineari misurate mediante accelerometri).

Per operare in modo corretto la visualizzazione del punto di fuoco sul visore, il sistema utilizza degli algoritmi di processazione dei parametri rilevati dai sensori magnetometrici, giroscopici e accelerometrici particolarmente vantaggiosi. Nel seguito viene fatta una descrizione sulla base di un esempio di funzionamento dettagliato del sistema.

Il funzionamento del sistema di mira 10 può essere suddiviso in due fasi: una fase di inizializzazione (o allineamento) del sistema, in cui si determina la posizione e l’orientazione relativa nello spazio dell’arma e del dispositivo di visualizzazione, come precedentemente descritto, ed una fase di mira e fuoco.

In entrambe le fasi vengono permanentemente letti tutti i parametri forniti dalle due piattaforme inerziali, ovvero tre componenti di accelerazione, tre velocità angolari, tre componenti di campo magnetico per ciascuna delle due piattaforme, misurate secondo le direzioni di rilevazione dei sensori, in questo esempio disposti ortogonalmente a definire una terna cartesiana.

Nel seguito si farà riferimento solo alla piattaforma inerziale dell’arma, essendo la descrizione relativa alla piattaforme inerziale del dispositivo di visualizzazione sostanzialmente analoga.

Pertanto, con Amx, Amy, Amzsi fa riferimento alle accelerazioni misurate dai tre accelerometri disposti ortogonalmente tra loro, ovvero lungo una terna cartesiana x, y, z e che sono pertanto le tre componenti cartesiane dell’accelerazione a cui la piattaforma à ̈ soggetta; analogamente con Wmx, Wmy, Wmzsi indicano le componenti della velocità angolare della piattaforma misurata dai tre giroscopi, e con Hx, Hye Hz, le tre componenti del campo magnetico misurato dal sensore magnetico.

Si noti che, dal momento che non ha importanza la posizione assoluta ma unicamente quella relativa, non à ̈ necessario correggere le letture del magnetometro con l’angolo di declinazione magnetica per cui il sistema può essere trasportato in diverse aree del mondo senza dover essere nuovamente calibrato.

Come detto, prima di poter sfruttare il sistema di mira, questo deve essere inizializzato. Tale operazione garantisce che al tempo t=0 le due piattaforme si trovino a distanza e posizione angolare reciproca nota (in caso contrario non sarebbe possibile misurare la distanza lineare iniziale senza un ricevitore GPS). Durante questa fase le derive dei giroscopi e degli accelerometri (offset nei valori di accelerazione e velocità angolari che tenendo fermi i due sistemi dovrebbero essere nulli, e che invece vengono percepite dal sistema) sono misurate e vengono sottratte (ovviamente se presenti), cioà ̈ annullate, alle acquisizioni successive. Per l’inizializzazione, come detto, l’elmetto à ̈ dotato della tasca di riferimento 16A su cui viene appoggiata, con un orientamento prefissato, la corrispondente parte 16B sull’arma. L’inizializzazione del sistema richiede pochi secondi, viene avviata ad esempio dalla pressione della parte 16B (o altra opportuna parte dell’arma) sulla tasca 16A e può essere effettuata nuovamente per “azzerare†il sistema in caso di necessità.

Più schematicamente, tale fase di inizializzazione prevede (le piattaforme inerziali 13 e 14 sono ferme una rispetto all’altra)

- la misura della deriva dei giroscopi, ad esempio mediante una media dei valori misurati Wmx, Wmy, Wmzin letture successive (ad esempio tre);

- il calcolo della componente di accelerazione di gravità su ciascuno dei tre accelerometri opportunamente filtrati, la misura della deriva dei tre accelerometri mediante una media dei valori misurati Amx, Amy, Amzin letture successive (ad esempio tre), avendo sottratto l’accelerazione di gravità;

- l’impostazione dei valori iniziali di posizione e velocità per le due piattaforme.

Nel momento in cui l’arma 11 viene allontanata dall’elmetto (separazione dalla tasca di riferimento 16A), le piattaforme inerziali 13 e 14 sull’arma 11 e sull’elemento 12 rispettivamente, misurano le proprie posizioni nello spazio e quindi la distanza reciproca e il reciproco orientamento. L’orientamento viene espresso mediante gli angoli Tait-Bryan (variante degli angoli di eulero che, come à ̈ noto, descrivono la posizione di un sistema di riferimento XYZ solidale con un corpo rigido attraverso una serie di rotazioni a partire da un sistema di riferimento fisso xyz; i due sistemi di riferimento coincidono nell'origine) noti anche come “imbardata†, “rollio†e “beccheggio†o più brevemente, secondo le convenzioni, R (dall’inglese “Roll†), P (dall’inglese “Pitch†), H (dall’inglese “Heading†).

Il calcolo dell’orientazione (ovvero di angoli) partendo dai valori di velocità angolare misurata dai giroscopi avviene integrando una volta la velocità, mentre la posizione viene calcolata integrando due volte l’ accelerazione misurata dagli accelerometri.

La fase di integrazione dei dati di velocità angolare e accelerazione deve essere effettuata correggendo l’effetto dovuto all’accelerazione di gravità e dell’accelerazione centripeta, che falserebbero i valori, come meglio descritto più avanti.

In figura 2 à ̈ mostrato uno schema del vantaggioso algoritmo utilizzato dal sistema, che tiene conto di quanto appena descritto, per identificare orientamento e posizione della piattaforme inerziali associate all’arma e all’elmetto dalle quali à ̈ possibile calcolare la variazione di posizione tra i due corpi che viene tradotta sul visore in modo che su questo sia sempre visibile il punto di fuoco dell’arma, indipendentemente da come viene mossa arma e testa dell’utilizzatore.

I passi di tale algoritmo sono i seguenti (i passi sono riferiti alla misurazione dell’orientazione e posizione dell’arma, essendo sostanzialmente uguali i passi relativi al dispositivo di visualizzazione).

L’unità di elaborazione 15 riceve in ingresso i dati di accelerazione lineare (punto (1) in figura 2) Amx, Amye Amzmisurati dagli accelerometri 13C relativi al sistema solidale all’arma 11, così come (punto (2)) le velocità angolari Wmx, Wmy, Wmz, misurate dai giroscopi 13B e le misure di campo magnetico Hx, Hy, Hz(punto (3)) fornite dal magnetometro 13A. L’unità di elaborazione riceve analoghi dati dalla piattaforma inerziale 14 del dispositivo di visualizzazione 12.

Vengono corrette (punto (4)) le letture degli accelerometri 13C sottraendo la deriva che à ̈ stato calcolata nella fase di inizializzazione, come precedentemente descritto, ottenendo valori depurati Amx-d, Amy-d, Amz-d.

Analogamente vengono corrette (punto (5)) le letture dei giroscopi 13B sottraendo la deriva che à ̈ stata calcolata nella fase di inizializzazione, come precedentemente descritto, ottenendo valori depurati, Wmx-dWmy-d, Wmz-d.

Per arrivare al valore degli angoli di Tait-Bryan (ovvero di Eulero ) R, P e H che definiscono l’orientazione nello spazio della piattaforma inerziale 13, à ̈ necessario integrare, ad esempio come al punto (6a), le derivate R’, P’ e H’ di tali angoli, calcolate come segue (punto (6)).

R’ 1 s(R)t(P) c(R)t(P) Wmx-d

P’ = 0 c(R) -s(R) Wmy-d

H’ 0 s(R)/c(P) c(R)/c(P) Wmz-d

dove con s(-) e c(-) si indicano le funzioni seno e coseno (nel seguito con t(-) si indica la funzione tangente).

I valori di R, P ed H serviranno anche per la determinazione delle matrici di conversione tra i due sistemi di riferimento, quello solidale alla piattaforma inerziale e quello terrestre ed in particolare il sistema NED (ovvero il sistema di riferimento solidale alla terra “Nord Est Down†).

La matrice di conversione tra sistema piattaforme e sistema NED Ã ̈:

c(P)c(H) c(P)s(H) -s(P) M<B>

N= s(R)s(P)c(H) s(R)s(P)s(H)+c(R)c(H) s(R)c(P) c(R)s(P)c(H)+s(R)s(H) c(R)s(P)s(H) c(R)c(P)

in cui P, R e H sono rispettivamente il valore di Pitch, Roll e Heading; da tale matrice si ricava anche la sua matrice inversa M N

Bper la trasformazione contraria.

L’espressione della matrice di conversione fra riferimento della piattaforma e NED (sistema di riferimento terrestre) come anche l’espressione della matrice che consente di ricavare le derivate degli angoli di orientazione dalle letture dei giroscopi (Wmx, Wmy, Wmz) (punto (6)) à ̈ ben nota in letteratura, ad esempio in “Grewal, M.S., Weill, L.R., and Andrews, A.P., Global Positioning Systems, Inertial Navigation, and Integration, John Wiley and Sons, New York, 2001†.

Il dato fornito dagli accelerometri (Amx, Amy, Amz) viene depurato dalla componente dell’accelerazione di gravità (punto (8)) e dalla accelerazione centripeta (punto (9)). Ovvero si applicano le seguenti formule per ottenere i valori Ax, Ay, Azcorretti noti i valori grezzi Ami, ovvero quelli forniti direttamente dagli accelerometri):

Ax= Amx-d–(Wmx-dVz-Wmz-dVy)-gs(P)

Ay= Amy-d–(Wmz-dVx-Wmx-dVz)-gs(R)c(P)

Az= Amz-d–(Wmx-dVy-Wmy-dVx)-gc(R)c(P)

dove Vx, Vy, Vz, sono i valori di velocità ricavati dall’integrazione dell’accelerazione punto (10), g indica l’accelerazione di gravità e con P ed R sono indicati rispettivamente il valore di Pitch e Roll. Al primo passo dell’algoritmo le velocità Vx, Vy, Vznon sono ancora disponibili, in quanto si ottengono dall’integrazione delle stesse accelerazioni che sono in processamento, quindi devono essere opportunamente inizializzate a zero. Infatti la velocità iniziale relativa fra le due piattaforme (gli unici moti che interessano sono infatti quelli relativi) à ̈ pari a zero.

Le relazioni precedenti sono facilmente ricavabili. A titolo di esempio si consideri la prima: all’accelerazione grezza Amx-dlungo l’asse x viene sottratta la proiezione della gravità sull’asse x della piattaforma e la componente lungo l’asse x del prodotto vettoriale fra il vettore velocità angolare e velocità lineare entrambi espressi nel sistema di riferimento della piattaforma.

Le accelerazioni Ax, Ay, Azcosì raffinate sono integrate (punto (10)), come già accennato, per ottenere le componenti di velocità Vx, Vy, Vz. Queste ultime sono riportate nel sistema NED mediante la suddetta matrice di conversione M N

B, ottenendo così le componenti di velocità nel sistema terra VxN, VyN, VzN. Ancora, tali velocità vengono ulteriormente integrate (punto (11)) arrivando finalmente alla posizione nello spazio della piattaforma inerziale (SxN, SyN,SzN).

Dal momento che le accelerazioni in gioco sono di entità limitata l’orientazione può essere ricavata anche misurando la proiezione dell’accelerazione di gravità sugli assi dell’accelerometro e misurando l’angolo di Heading tramite il sensore di campo magnetico. Le equazioni per ricavare gli angoli di Tait-Bryan (Eulero) con le letture di accelerometri e magnetometri sono le seguenti:

P=s<-1>(Ax)

R=t<-1>(Ay/Az)

H=t<-1>(Hy/Hx)

Per la dimostrazione di queste relazioni si rimanda a testi specializzati (es “Grewal, M.S., Weill, L.R., and Andrews, A.P., Global Positioning Systems, Inertial Navigation, and Integration, John Wiley and Sons, New York, 2001†e altri).

Pertanto gli angoli di Tait-Bryan (Eulero) (P,R,H), che descrivono l’orientamento nello spazio di un corpo rigido, vengono ricavati in due maniere distinte (integrazione dei giroscopi da una parte e uso di accelerometri e magnetometri dall’altra).

Opportunamente, nell’algoritmo dell’invenzione, i due dati vengono fusi in un sotto-algoritmo iterativo, denominato nel seguito come algoritmo “sensor fusion†, per ottenere un risultato ancora più preciso usando lo schema a blocchi riportato in figura 3. In questa immagine à ̈ riportata una nomenclatura diversa: Pacc, Racc, Haccsi riferiscono al secondo metodo di calcolare gli angoli di Tait-Bryan (Eulero) con l’ausilio cioà ̈ di accelerometri e magnetometri, mentre con atan2 si indica la funzione che calcola l’arcotangente nel quarto quadrante.

Sostanzialmente, l’algoritmo funziona allo stesso modo per R, P e H; di seguito si descrive quindi il singolo caso relativo al Pitch (P). Al primo passo l’algoritmo sottrae alla derivata del Pitch calcolata nel punto (6) attraverso i giroscopi, un parametro K (il cui valore à ̈ opportunamente inizializzato, ma che in teoria potrebbe essere qualunque, accettando qualche secondo in più di ritardo nella regimazione dei dati d’assetto), dopodiché viene integrato ed esce come valore finale di Pitch. A partire dal secondo passo invece, il valore di k che si somma/ sottrae alla derivata del Pitch, varia a seconda della differenza tra il Pgyro(ovvero calcolato partendo dalla misura ai giroscopi) ed il Pacc(ovvero calcolato partendo dalla misura agli accelerometri). In questo modo tale differenza viene piano piano appianata, e cambia anche il valore di Pitch in uscita (poiché varia l’integrando stesso, al variare di k).

Tale sotto-algoritmo à ̈ definito “sensor fusion†poiché fonde insieme i dati provenienti da tre tipi di sensori diversi, i giroscopi, gli accelerometri ed i magnetometri (Fig 3). Tale sotto-algoritmo sostanzialmente compara i valori di R, P, H calcolati attraverso i giroscopi (o, per meglio dire le variazioni di questi an • • •

goli, R,P, H , vedi punto (6)) con quelli calcolati dagli accelerometri (Racc,Pacc) e dai magnetometri (Hmagnetometro). Nel primo metodo (punto (6)), vengono sfruttati i valori dei giroscopi opportunamente filtrati dalle derive (Wmx-d, Wmy-d, Wmz-d) e gli angoli di Tait-Bryan (Eulero) calcolati al passo precedente (e quindi opportunamente inizializzati per il primo passo) per ottenere le variazioni dei tre angoli di interesse, che, integrate, forniscono gli angoli di R, P, H. Nel secondo metodo invece (punto (6A) di figura 2 e figura 3) con l’ipotesi di basse accelerazioni in gioco, per quanto riguarda il calcolo di Pitch e Roll si utilizzano gli accelerometri opportunamente corretti (in uscita dal punto (9), cioà ̈ Ax, Aye Az), per l’Heading invece si sfruttano i magnetometri. A questo punto il parametro k di figura 3 serve a “pesare†i due metodi, ovvero dare più rilevanza ad un calcolo degli angoli di assetto rispetto all’altro. Minore sarà il valore di k, meno peso nella misurazione avrà il calcolo effettuato con gli accelerometri e viceversa. Il valore del parametro dipenderà dall’applicazione specifica.

Come detto, l’algoritmo dell’invenzione calcola, sulla base dei valori di accelerazione, velocità angolare e angolo magnetico, la posizione nello spazio delle piattaforme inerziali (SxN, SyN,SzN) dell’arma e del dispositivo di visualizzazione. Più in particolare,in uscita dell’algoritmo vengono fornite le misura dell’orientazione dell’arma e dell’elmetto e la reciproca distanza data dalla differenza delle componenti del vettore posizione.

Pertanto i dati inviati in uscita dall’algoritmo sono:

P_relativo= P_elmetto-P_arma

R_relativo= R_elmetto-R_arma

H_relativo= H_elmetto-H_arma

SxN_relativo= SxN_elmetto-SxN_arma

SyN_relativo= SyN_elmetto-SyN_arma

SzN_relativo= SzN_elmetto-SzN_arma

La posizione reciproca delle due piattaforme (angolo relativo e distanza) viene utilizzata per proiettare in maniera tridimensionale la posizione delle linea di fuoco sul visore 12B dell’head up display 12A.

Data l’accuratezza degli attuali sistemi MEMS, e la procedura di inizializzazione il sistema di mira proposto à ̈ in grado di permettere di centrare un bersaglio uomo standard a 100m. Con la tecnologia attuale, la piattaforma inerziale e gli algoritmi sviluppati possono arrivare ad una accuratezza di 0.2°; componendo l’incertezza di misura delle due piattaforme inerziali si arriva ad una accuratezza di 0.3° che equivalgono a circa 6mrad cioà ̈ una tolleranza di 50cm a 100m di distanza. Nel caso in cui l’arma venga utilizzata in modalità “quasi statica†, cioà ̈ senza bruschi e continui movimenti dell’elmetto e del fucile, l’accuratezza può arrivare a 0.02°, cioà ̈ una tolleranza di 10cm a 100m, quindi migliore di quella determinata dalla dispersione naturale dell’arma. Va da sé che con il normale progredire nella precisione delle tecnologie utilizzate, tale accuratezza à ̈ destinata a incrementare ulteriormente.

Appare evidente come il sistema di mira ora descritto raggiunga gli scopi ad esso prefissati. Infatti, il sistema proposto permette di dirigere il fuoco di un’arma d’assalto sul bersaglio senza la necessità di porre l’occhio, e quindi il volto, sulla linea di mira.

Aspetto particolarmente vantaggioso di questo sistema à ̈ che il soldato può avere continuamente protetti la testa, il volto, la nuca, il collo, tramite un elmetto integrale con un visore antischeggia, in modo da ridurre traumi in una zona che à ̈ al momento la più vulnerabile a qualsiasi forma di attacco.

Tale sistema permette di eliminare qualsiasi tipo di sensore E/O (sia nella banda visibile che infrarossa), oculari, obiettivi, tastiere dall’arma diminuendone fortemente il peso e lasciando unicamente una meccanica per la piattaforma inerziale e l’elettronica per la composizione delle scartometrie parziali (del fucile) e la loro trasmissione. Si noti come il sistema possa, in una forma variante, essere dotato sull’elmetto, di un sensore per la mobilità notturna: il reticolo verrebbe in questo caso materializzato non dall’head up display, ma sull’immagine generata dal sistema di visualizzazione indiretto posizionato sull’elmetto e riportata su un oculare standard.

Aspetto fondamentale del presente sistema di mira, à ̈ di rilevare e quindi di correggere l’errore di parallasse che nasce nel caso di tiro differito. Per la prima volta infatti vengono usati accelerometri per poter recuperare un errore di parallasse.

E’ inteso che quanto illustrato rappresenta solo possibili forme di attuazione non limitative dell’invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni senza uscire dall’ambito del concetto alla base dell’invenzione. L’eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni allegate ha unicamente lo scopo di facilitarne la lettura alla luce della descrizione che precede e degli allegati disegni e non ne limita in alcun modo l’ambito di protezione.

Claims (20)

1. “SISTEMA DI MIRA†RIVENDICAZIONI 1) Sistema di mira per armi portatili comprendente - una prima (13B-14B) ed una seconda coppia (13A-14A) di sensori inerziali, detti sensori inerziali di dette coppie essendo da disporre rispettivamente su un’arma portatile (11) definente una traiettoria di fuoco, e su un dispositivo di visualizzazione (12) da indossare sulla testa dell’utilizzatore comprendente un visore (12B) guardabile dall’utilizzatore, detta prima coppia (13B-14B) comprendendo primi sensori inerziali atti a rilevare l’orientazione nello spazio e detta seconda coppia (13A-14A) comprendendo secondi sensori inerziali atti a rilevare l’orientazione del campo magnetico terrestre, dette coppie di sensori inerziali (13B-14B, 13A-14A) essendo atte a determinare, in cooperazione con mezzi di riferimento (16A, 16B) atti a definire almeno una orientazione iniziale per detta arma (11) e detto dispositivo di visualizzazione (12) nello spazio, l’orientazione relativa nello spazio per l’arma (11) e il dispositivo di visualizzazione (12); - mezzi elettronici (15) di gestione delle informazioni provenienti da dette coppie di sensori inerziali (13B-14B, 13A-14A) ed atti a mettere in relazione tra loro l’orientazione nello spazio di detta arma (11) e di detto dispositivo di visualizzazione (12) e a rappresentare in detto visore (12B), sulla base di detta relazione di orientazione, almeno parte della traiettoria di fuoco dell’arma (11); caratterizzato dal fatto di comprendere una terza coppia (13C-14C) di sensori inerziali disposti rispettivamente su detta arma (11) e su detto dispositivo di visualizzazione (12), comprendente terzi sensori inerziali (13C, 14C) atti a determinare lo spostamento lineare nello spazio di detta arma (11) e di detto dispositivo di visualizzazione (12); detti mezzi elettronici (15) di gestione delle informazioni essendo atti a mettere in relazione tra loro le posizioni nello spazio di detta arma (11) e di detto dispositivo di visualizzazione (12) e a rappresentare in detto visore (12B) almeno parte della traiettoria di fuoco dell’arma sia sulla base di detta relazione di posizione, sia sulla base di detta relazione di orientazione.
2. 2) Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detti terzi sensori inerziali (13C, 14C) sono accelerometri atti a determinare, in cooperazione con detti mezzi elettronici di gestione (15), il valore delle traslazioni di detta arma (11) e detto dispositivo di visualizzazione (12) associato alla testa dell’utilizzatore, in modo da utilizzare tale valore di traslazione nel calcolo e rappresentazione di detta almeno parte della traiettoria di fuoco dell’arma (11) nel visore (12B).
3. 3) Sistema secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui dette coppie di sensori inerziali (13A-14A, 13B-14B, 13C-14C) sono disposte su due piattaforme inerziali (13, 14) tipo MEMS.
4. 4) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui su detta arma portatile (11) e su detto dispositivo di visualizzazione (12) sono presenti tre sensori inerziali (13A, 13B, 13C, 14A, 14B, 14C), ed in particolare un sensore magnetometrico (13A, 14A), un sensore giroscopico (13B, 14B) e un sensore accelerometrico (13C, 14C).
5. 5) Sistema secondo la rivendicazione 4, in cui detti sensore giroscopico (13B, 14B) e sensore accelerometrico (13C, 14C) comprendono terne di direzioni di rilevamento per determinare le componenti cartesiane della velocità angolare e dell’accelerazione nello spazio.
6. 6) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti sensori giroscopici (13B, 14B) e/o accelerometrici (13C, 14C) sono formati da tre “sotto-sensori†rispettivamente in forma di giroscopi e accelerometri lineari, disposti fra loro in modo ortogonale, detti giroscopi essendo sensibili alle rotazioni, detti accelerometri essendo sensibili alle accelerazioni e formano un riferimento alla terna giroscopica, ovvero il piano ortogonale alla direzione di gravità; detto sensore magnetometrico (13A, 14A) formando anch’esso un riferimento alla terna giroscopica, ovvero il piano ortogonale al nord magnetico della terra.
7. 7) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi elettronici di gestione delle informazioni provenienti dai sensori inerziali comprendono un’unità elettronica (15) fisicamente associata al dispositivo di visualizzazione (12), detta unità elettronica (15) essendo preposta a mettere in relazione tra loro l’orientazione e la posizione nello spazio dell’arma (11) e del dispositivo di visualizzazione (12) e a rappresentare nel visore (12B), sulla base di dette relazioni di orientazione e di posizione, almeno parte della traiettoria di fuoco dell’arma (11).
8. 8) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo di visualizzazione (12) à ̈ associato ad un elmetto (12A).
9. 9) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di comunicazione dati, del tipo senza fili, tra i mezzi sensori di detta arma (11) e detti mezzi elettronici di gestione (15).
10. 10) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di riferimento (16A, 16B) atti a definire una orientazione ed una posizione iniziale nello spazio per l’arma (11) ed il dispositivo di visualizzazione (12) che devono essere note al sistema in modo tale da poter avere dati di partenza dai quali far seguire le variazioni di orientazione e posizione rilevate dai sensori utili alla proiezione nel visore (12B) di detta almeno una traiettoria di fuoco.
11. 11) Sistema secondo la rivendicazione 11, in cui detti mezzi di riferimento comprendono una zona di riscontro (16A) tra arma (11) e dispositivo di visualizzazione (12) tale per cui quando l’arma (11) riscontra su detto dispositivo di visualizzazione (12) in detta zona di riscontro, à ̈ univocamente determinata la posizione e l’orientazione relativa delle due parti (11, 12).
12. 12) Sistema secondo la rivendicazione 11, in cui detta zona di riferimento à ̈ realizzata da una tasca (16A) definita in corrispondenza dell’elmetto (12A) entro la quale viene inserita una controsagomata parte (16B) dell’arma (11) in modo tale che nel loro accoppiamento risulti definito in modo univoco il reciproco orientamento e la reciproca posizione; preferibilmente su detta tasca (16A) essendo presente un comando tale per cui quando l’arma (11) à ̈ accoppiata a detta tasca (16A), detto comando à ̈ necessariamente attivato ed il sistema inizializza la posizione e orientazione reciproca dell’arma (11) e del dispositivo di visualizzazione (12).
13. 13) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di inizializzazione in cui viene definita la posizione e l’orientazione relativa nello spazio dell’arma (11) e del dispositivo di visualizzazione (12), in modo che al tempo t=0, arma (11) e dispositivo di visualizzazione (12) si trovano a distanza e posizione angolare reciproca nota, detta fase di inizializzazione prevede - la misura della deriva dei giroscopi; - il calcolo della componente di accelerazione di gravità su ciascuno dei tre accelerometri opportunamente filtrati e la misura della deriva dei tre accelerometri, avendo sottratto l’accelerazione di gravità; - l’impostazione dei valori iniziali di posizione e velocità per arma e dispositivo di visualizzazione.
14. 14) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi elettronici di gestione (15) calcolano, mediante apposito algoritmo, sulla base dei valori di accelerazione, velocità angolare e angolo magnetico, la posizione nello spazio dell’arma (11) e del dispositivo di visualizzazione (12), in uscita da detto algoritmo essendo fornita la distanza relativa e orientazione relativa tra arma (11) e dispositivo di visualizzazione (12) mediante differenza delle componenti cartesiane di posizione nel sistema di riferimento terra e mediante differenza dei rispettivi angli di Pitch, Roll e Heading.
15. 15) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la determinazione della posizione di detta arma (11) e/o di detto dispositivo di visualizzazione (12) à ̈ realizzata integrando due volte l’ accelerazione misurata da detto sensore di accelerazione (13C, 14C).
16. 16) Sistema secondo la rivendicazione 15, in cui prima della fase di integrazione, detta accelerazione misurata da detto sensore di accelerazione (13C, 14C) à ̈ corretta sottraendo l’accelerazione di gravità e/o la forza centripeta.
17. 17) Sistema secondo la rivendicazione 16, in cui prima della fase di correzione mediante sottrazione dell’accelerazione di gravità e/o della accelerazione centripeta, detta accelerazione misurata da detto sensore di accelerazione (13C, 14C) à ̈ corretta mediante sottrazione dell’effetto di deriva misurata nella fase di inizializzazione.
18. 18) Sistema secondo la rivendicazione 15 o 16, in cui l’accelerazione centripeta à ̈ calcolata utilizzando i dati della velocità angolare misurati da detto sensore giroscopico (13B, 14B) depurati dal valore della deriva calcolata in fase di inizializzazione.
19. 19) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la determinazione degli angoli angoli di Pitch (P), Roll (R) e Heading (H) definenti l’orientazione di detta arma (11) e/o di detto dispositivo di visualizzazione (12) à ̈ realizzata partendo dai valori di velocità angolare misurati da detto sensore giroscopico (13B, 14B) e preferibilmente depurati dal valore della deriva calcolata in fase di inizializzazione.
20. 20) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la determinazione degli angoli angoli di Pitch (P), Roll (R) e Heading (H) definenti l’orientazione di detta arma (11) e/o di detto dispositivo di visualizzazione (12) può essere realizzata mediante operazioni effettuate sulle seguenti relazioni R’ 1 s(R)t(P) c(R)t(P) Wmx-d P’ = 0 c(R) -s(R) Wmy-d H’ 0 s(R)/c(P) c(R)/c(P) Wmz-d 21) Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la determinazione degli angoli angoli di Pitch (P), Roll (R) e Heading (H) definenti l’orientazione di detta arma (11) e/o di detto dispositivo di visualizzazione (12) può essere realizzata mediante le seguenti relazioni, in cui Amx, Amye Amzsono le componenti lungo gli assi ortogonali x, y, z e Hx, Hyle componenti del campo magnetico terrestre misurate dal magnetometro lungo gli assi x e y: P=s<-1>(Amx), R=t<-1>(Amy/Amz), H=t<-1>(Hy/Hx). 22) Sistema secondo le rivendicazioni 20 e 21, in cui la determinazione degli angoli angoli di Pitch (P), Roll (R) e Heading (H) definenti l’orientazione di detta arma e/o di detto dispositivo di visualizzazione à ̈ realizzata mediante un algoritmo, detto di sensor fusion, atto a comparare sostanzialmente i valori delle • • • variazioni R,P, H , degli angoli R, P, H, calcolati attraverso i sensori giroscopi (13B, 14B) come alla rivendicazione 20, con i valori di R, P, H calcolati con le relazioni come alla rivendicazione 21, partendo dai valori misurati dai sensori accelerometri. 23) Sistema secondo la rivendicazione 22, in cui la determinazione degli angoli angoli di Pitch (P), Roll (R) e Heading (H) avviene iterativamente; al primo passo l’algoritmo sottrae alla derivata del Pitch/Roll/Heading calcolata come alla rivendicazione 20, un parametro K, il cui valore à ̈ opportunamente inizializzato, dopodiché viene integrato ed esce come valore finale di Pitch/Roll/Heading; a partire dal secondo passo invece, il valore di k che si somma/sottrae alla derivata del Pitch/Roll/Heading, varia a seconda della differenza tra il Pgyro, ovvero calcolato partendo dalla misura ai giroscopi come alla rivendicazione 20, ed il Pacc, ovvero calcolato partendo dalla misura agli accelerometri come alla rivendicazione 21, in modo tale che detta differenza viene ridotta iterativamente, cambiando al contempo il valore di Pitch/Roll/Heading.