WO2014185764A1 - Simulateur de tir en salle pour armes légères et lance-roquettes antichars - Google Patents

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WO2014185764A1
WO2014185764A1 PCT/MA2014/000010 MA2014000010W WO2014185764A1 WO 2014185764 A1 WO2014185764 A1 WO 2014185764A1 MA 2014000010 W MA2014000010 W MA 2014000010W WO 2014185764 A1 WO2014185764 A1 WO 2014185764A1
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WO
WIPO (PCT)
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infrared
laser
screen
spots
camera
Prior art date
Application number
PCT/MA2014/000010
Other languages
English (en)
Inventor
Noureddine ZHAR
Nabil MERRACH
Mohamed AIT ALI
Amine RAJI
Original Assignee
4°Bureau De L'etat-Major General Des Forces Armees Royales
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/26—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying
    • F41G3/2616—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device
    • F41G3/2622—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device for simulating the firing of a gun or the trajectory of a projectile
    • F41G3/2627—Cooperating with a motion picture projector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
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    • F41G3/2616—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device
    • F41G3/2622—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device for simulating the firing of a gun or the trajectory of a projectile
    • F41G3/2655—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device for simulating the firing of a gun or the trajectory of a projectile in which the light beam is sent from the weapon to the target
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
    • F41J5/10—Cinematographic hit-indicating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J9/00—Moving targets, i.e. moving when fired at
    • F41J9/14—Cinematographic targets, e.g. moving-picture targets
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/003—Simulators for teaching or training purposes for military purposes and tactics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A33/00—Adaptations for training; Gun simulators
    • F41A33/02—Light- or radiation-emitting guns ; Light- or radiation-sensitive guns; Cartridges carrying light emitting sources, e.g. laser

Definitions

  • the object of the present invention is a device for training in the room on shooting with small arms and anti-tank rocket launchers (LRAC).
  • LRAC anti-tank rocket launchers
  • This simulation device allows one or more fencers to train indoors on small arms firing techniques by firing on fixed and moving 3D targets. It allows to make a clear progress compared to the traditional shooting training, particularly with regard to the control of breathing, the evaluation of the results obtained by shooters, the monitoring of their progress and the improvement of safety conditions during training.
  • Patent No. EP0146466A2 of 7 December 1984 describes an indoor training device on the shooting with infantry weapons.
  • This simulator uses a device of infrared radiation to materialize the point aimed by the shooter.
  • a filmed video sequence containing moving targets is projected onto a screen.
  • the video sequence stops to give the instructor enough time to see the point of impact on a frozen image. The instructor can restart the sequence if he wishes.
  • This device does not solve the inconvenience of shooting at fixed targets. Indeed, by immobilizing the image during the shooting, this device only bypass this problem by proposing a solution based on a sequence which stops at the moment of the departure of the blow while the target could maneuver in order to avoid the 'impact. Also, the device proposed in the context of this patent does not simulate the decline.
  • the recently marketed indoor shooting simulators use projections of still or moving images, real or synthetic, on which the shooter will train using a weapon equipped with a laser radiation diffuser which is only activated when moment of the start of the stroke.
  • a laser-sensitive camera device detects the location of the laser spot on the projected images and transmits the coordinates of the target point to the computer.
  • a first technique requires a shooter space or range in which he is allowed to practice. This limitation considerably reduces the freedom of the shooter during the exercise and the distance from the conditions of the real shot.
  • a second technique consists in modifying the emission frequency of the laser. In this case, each laser diffuser must be coupled to a frequency modulator in order to assign to each laser diffuser a single frequency. The detection and tracking device of the modulated laser spot must be able to demodulate these frequencies in order to give each shooter his laser spot.
  • the third technique consists in modifying the shape of the laser spot. In this case, each laser diffuser must be provided with a mask for modifying the shape of the laser spot, initially in the form of a solid disk.
  • the analysis of the shooting results is a characteristic common to all these simulators. Indeed, sensors provide data to describe the behavior of the shooter while shooting are placed on the weapon, in the simulation room or on the shooter himself.
  • the control of the breathing and the stability of the weapon are determining factors for the description of the behavior of the shooter before, during and after the shot.
  • Some simulators do not exploit these factors and are limited to the number of hits and their location on the target as a result of the shots.
  • Other simulators use devices dedicated to the perception of the level of breathing mounted on the shooter himself.
  • the aforementioned simulators reserve an electronic interface, ensuring the communication between the weapon and the computer, for each position shooting.
  • the number of interfaces in communication with the computer increases according to the number of firing stations.
  • the purpose of the invention is precisely to allow one or more fencers to practice indoors on small arms fire and LRAC and the instructor to evaluate the performance of each one. shooter during and after the exercise while overcoming the disadvantages of the techniques described above.
  • the invention uses a device for firing training comprising at least one simulation weapon, equipped with sensors and an infrared radiation source, in the direction of a screen on which a field of view is projected. firing and three-dimensional targets generated by a graphics server, and an infrared camera which continuously films the projection screen and sends the video stream to a computer, characterized in that
  • the video stream provided by said infrared camera is exploited by an image processing algorithm, dedicated to the detection of infrared spots and to the automatic allocation of said spots to the corresponding stations, deployed at the computer which is connected with an electronic module of acquisition and control responsible for the acquisition of the data coming from the sensors equipping the weapons, the infra-red sources of power, and the control electrical valves that supply a pressure amplifier with compressed air to provide the necessary pressure to simulate the recoil of weapons.
  • the invention relates to an indoor training device on the shooting with small arms and LRAC,
  • the image processing algorithm allows the permanent pursuit of infrared spots throughout the exercise according to the following process:
  • the invention relates to an indoor training device on the shooting with small arms and LRAC,
  • infrared radiation sources are laser diffusers that continually emit infrared laser radiation that marks the points targeted by the fencers on the screen.
  • the invention relates to an indoor training device on the shooting with small arms and LRAC,
  • the computer records the trajectory traveled by each laser spot during the execution of the simulated exercise and analyzes this trajectory to deduce the amplitude of the breathing and its influence on the stability of the weapon.
  • Said calculator proceeds to an analysis of the trajectory of the laser spot just before the start of the shot to deduce if the shooter's breathing has stopped before the shot and to an analysis after the start of the shot to see the amplitude of the destabilization of the weapon due to the recoil effect.
  • the invention also relates to an indoor training device on the shooting with small arms and LRAC,
  • the pressure amplifier connected to an air compressor via an electric valve consists of a compressed air intake compartment and an exhaust compartment which have adjustable sections. More specifically, the invention relates to an indoor training device on the shooting with small arms and LRAC,
  • the pressure amplifier has a fixing means on the weapon adaptable to the diameter of the tube for which it is intended.
  • the invention relates to an indoor training device on the shooting with small arms and LRAC,
  • the electronic control and acquisition module supports all the sensors, infrared laser diffusers and electric valves implemented during the exercise.
  • the computer manages all the functions of the electronic module for acquisition and control via a link.
  • the invention also relates to an indoor training device on the shooting with small arms and LRAC,
  • the infrared camera and the video projector are calibrated according to the following process:
  • the mark change function is established on the basis of the known and acquired coordinates of said points.
  • FIG. 1a represents a diagram illustrating the means implementing the simulation method that is the subject of the invention.
  • Figure 1b shows an instrumented simulation weapon.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a pressure amplifier, according to the invention.
  • FIGS. 3a, 3b and 3c schematize an embodiment of the three stages of the electronic acquisition and control module as described in the invention.
  • Figures 4a, 4b, 4c and 4d show schematically the image processing method according to the invention.
  • Figures 5a and 5b show an example of analysis of respiration.
  • Figures 6a, 6b, 6c and 6d schematize the method of aligning the infrared camera on the video projector.
  • FIGS. 7a, 7b, 7c and 7d schematize the method for aligning the axis of the laser diffuser with the mechanical target axis of the weapon.
  • the firing simulator making it possible to concretize the training device forming the subject of the invention essentially consists of:
  • the projection screen is intended to receive the virtual shooting ranges in order to reproduce a visual environment close to the real conditions.
  • the screen is a matte white canvas with a black border of a thickness of 20 cm.
  • the simulation weapons are equipped with several pressure sensors placed on the weapon so as not to hinder the action of the shooter. It's about :
  • the infrared laser diffuser used in the context of this embodiment is the diffuser DA-580 which is in the form of a laser diode protected by a metal cylinder. Its operation requires a power supply of 3V / 5mA.
  • the protection cylinder has the following dimensions:
  • the support of the laser diffuser thus meets the following requirements:
  • the support of the laser diffuser can be mounted directly on the output of the barrel of the weapon through a threaded system.
  • the position of the laser diffuser is adjusted using four screws (two for height adjustment and two for direction adjustment).
  • Figure 2 shows an embodiment of the pressure amplifier. This is a device intended for use on the FAL rifle.
  • the reduction of the section between the inlet (20) and the outlet (21) makes it possible to amplify the outlet pressure.
  • the setting of the outlet pressure is therefore possible by acting on the inlet section.
  • a compressed air supply system composed of the following elements:
  • o electric valves controlling the passage of compressed air to simulation weapons.
  • the MEAC in the context of this embodiment, is built around two microcontrollers. This is the PIC microcontroller 16F84A. Each microsystem performs a function to properly fill the duplex mode.
  • FIG. 3a illustrates the diagram of the acquisition stage of the events of the sensors. This part of the system is built around the microcontroller 16F84A.
  • the 16F84A of our module runs on a clock using a 4Mhz quartz resonator, this data processing speed is largely sufficient to select, detect, convert, and transmit the reserved values in its registers, through the serial port respecting the data routing protocol, and the timeline for good synchronization between the module and the Instructor Station.
  • Such precision is possible only by the use of a piezoelectric crystal with two electrodes X1, ensuring a power dissipated below 0.5mW.
  • Capacitors C1 and C2 minimize variations in the oscillation frequency.
  • the high speed of operation of the microcontroller is the seat of many effects that can cause the disruption of the operation of other electronic devices that constitute the intelligence of the module. These parasites can abruptly and considerably vary the power dissipated in the other interfaces.
  • the capacitor C3 decoupling can perfectly absorb these effects.
  • the switching diodes D1 to D25 are the main elements of the matrix of the sensors, they ensure the isolation of the latter between them. They are therefore anti-return diodes.
  • Each column of the matrix is selected by one of the switch transistors Q1 to Q4, which are controlled by the decoder BCD / decimal 4028. Its address lines A and B are respectively related to the RAO and RA1 port RA of pic16f84, which is configured as output.
  • the outgoing PIC ports are able to control C-MOS, and TTL inputs of all kinds of technology.
  • the binary selection values of the sensors to be scanned are presented in RA port outputs only in the case where the PIC prepares the RB port to receive the logic states of the sensors of the selected column.
  • Each pressure on a sensor causes twists that result in a train of random pulses and damped.
  • the PIC must hide them by using a subroutine which is actually a delay loop, which allows their passage until the maintenance of their final logical states.
  • the resistor bar RN1 forces the RB port inputs to take the high logic levels when all the sensors are closed.
  • the resistor bar RN1 therefore plays the role of the resistor.
  • the RB port has this option, we can select it by simply assigning a bit in its OPTION-REG register, but we have ignored it because of their ohmic values which are not suitable for the array of detectors.
  • the RS232 port data is conveyed by the inverting amplifier constructed by transistor BC547B, which is controlled by PIC output RA3.
  • Figure 3b shows the electronic diagram of the control module of the electric valves.
  • the BD136 medium power transistors Q11 to Q15, since the power of each solenoid valve can reach 250mW, These transistors are mounted in solid state relays which are controlled in their turn by the low power amplifier transistors BC547B: Q6, Q7, Q9, and Q10, bounded by the peak port RB via the bias resistors: R13 to R22.
  • Electrical valves 1 to 5 are respectively connected to the port outlets
  • the diodes 1N4004: D26 to D31 are used to fight against destructive induced currents generated by the coil of electric valves with sudden trips.
  • the PIC of this module can translate the data transmitted by the Instructor Station through the serial port, control signals of the electrical valves, in very short time.
  • the control data is shaped by transistor Q16: BC547B mounted inverter.
  • the resistor R29 limits the current of the base of this transistor.
  • the DZ1 diode limits the voltage to 5V, and can also absorb the reverse current provided by the Pl
  • Voltage stabilizers must have characteristics that allow it to maintain a voltage value with a tolerance of 0.5%.
  • the power supply must also have devices that protect the system against short circuits and overvoltages. For this we have realized the electronic devices called "static circuit breakers".
  • the ceramic capacitors C14, C13 and the self-filter TR3 block the radiofrequency sector parasites.
  • the TR1 transformer provides power capable of powering the electrical valves after rectification by the Greatz B1 bridge.
  • the smoothing of the voltage is provided by the capacitor C16.
  • the 7824 regulator ensures a good stabilization of this voltage at 24V to supply all the electric valves. This is only possible when transistor Q2 (BD244) is open. It is closed in case its collector is shunted (short circuit).
  • An instructor station (1) which represents the heart of the simulator composed of a computer linked to a screen:
  • the instructor station represents the brain of the simulator. Its mission is:
  • the instructor station is at the center of the simulator. In addition to the alignment functions of cameras and laser diffusers, unit management and simulation configuration, he is constantly in communication with:
  • a graphic server (2) responsible for the generation of firing ranges and virtual targets and to simulate the behavior of the targets and the trajectories of the projectiles. It is in permanent contact with the instructor station through an IP network link (13).
  • the Graphics Server is designed for the generation and management of a three-dimensional virtual environment.
  • This virtual environment integrates shooting fields, targets, elements of the environment (trees, buildings %) as well as climatic conditions in order to immerse the shooters in a virtual environment as realistic as possible.
  • the Graphic Server's mission is:
  • the SG will attempt to connect to the Instructor Position Instructor through a TCP / IP-based network connection. As soon as the connection is established the SG retrieves incoming messages from the Instructor Station. In order to extract the parameters of the shooting session:
  • the initial targets are generated when receiving the "startsim" keyword from the Instructor Station through the network. Once the reception is finished with suck, the scenario of the generation proceeds as follows:
  • the target management component (TargetsComponent) is responsible for creating targets as soon as the creative messages sent in the previous step are received by positioning them in front of their respective positions.
  • This autonomy is materialized by the fact that the SG is automatically responsible for:
  • New targets are created with the same parameters as the targets destroyed;
  • a video projector (5) responsible for projecting the virtual firing ranges generated by the graphic server on the projection screen.
  • the video projector and the graphics server are connected via a VGA cable (15);
  • An infrared camera (4) to visualize the spots produced by infrared laser diffusers.
  • the camera transmits a video stream to the instructor station via an IP link (32). Its mission is to film, permanently and throughout the execution phase of the exercise, the projection screen. It thus provides a video stream to the instructor station via an Ethernet network.
  • This video stream is subjected to an image processing algorithm in order to determine the position of each laser spot relative to the repository of the projection screen.
  • the video stream is compressed using the MJPEG-2 protocol with a resolution of 800 pixels x 600 pixels.
  • the camera used is a product of the big trade providing a flow of 24 images / second. This is the AXIS 223M camera.
  • FIG. 6 describes the method of aligning the infrared camera on the video projector, which follows the following steps:
  • P (X, Y) be the target point in the camera coordinate system.
  • Xac and Yac are the coordinates of the point A in the reference of the camera.
  • Lsg and Hsg are the width and height of the graphical server cue.
  • FIG. 7 illustrates the method of aligning the laser diffuser on the target axis of the weapon:
  • the instructor can begin the exercise setup.
  • the instructor configures the simulated exercise on the instructor station. It determines in particular:
  • the parameters of the simulation are communicated to the graphics server.
  • the latter generates a virtual shooting range with targets, according to the configuration chosen by the instructor, projected on the screen via a video projector and records the necessary parameters for ballistic calculations relating to the trajectory of the projectiles.
  • active weapons continuously broadcast infrared laser beams, invisible to the naked eye and detectable only by the infrared camera.
  • the infrared camera capable of seeing the infrared laser spots broadcast by the arms, constantly transmits a video stream to the instructor station via an Ethernet network.
  • the image processing algorithm deployed on the training station makes it possible to determine the target direction of each active weapon.
  • the electronic module of acquisition and command MEAC established the connection between the weapons and the instructor station.
  • the MEAC performs three main functions:
  • the instructor station continuously analyzes the states of the sensors on the active weapons and reports to the instructor, via the screen of the instructor station, on the quality of the maintenance of the weapon and its stability.
  • the instructor station checks if the shooter still has at least one shot in his magazine. If this condition is true, several operations are executed in a time period of less than 200 ms:
  • the instructor station instructs the MEAC to activate the electric valve connected to the weapon concerned in order to release the compressed air waiting on its exit in order to produce the recoil motion;
  • the instructor station generates the sound effect corresponding to the start of the stroke
  • the instructor station transmits the target direction vector to the graphic server via the Ethernet network
  • the graphic server calculates, on the basis of the ballistic parameters of the projectile and the meteorological conditions, the point of impact of the projectile and determines the result of the firing;
  • the graphic server visualizes the impact and its effect on the target and generates a sound effect materializing the destruction of the lens
  • the instructor station stores the result of the shot in a given base, deduces the shot from the capacity of the loader and updates the GUI displayed on the instructor's desk.
  • the instructor station analyzes the shooting results and the behavior of each shooter and provides a summary of the results presented in three main parts:
  • the instructor may, if he / she wishes, print the bulletin of the results obtained by each shooter.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif pour l'entraînement en salle sur le tir avec les armes légères et les lance-roquettes antichars (LRAC). Ce dispositif comporte au moins une arme de simulation (6), équipée de capteurs (17) et d'une source de rayonnement infrarouge (18), en direction d'un écran (8) sur lequel sont projetés un champ de tir ainsi que des cibles en trois dimensions générés par un serveur graphique (2), et une caméra infrarouge (4) qui filme continuellement l'écran (8) et envoie le flux vidéo à un calculateur (1), caractérisé en ce que le flux vidéo fourni par ladite caméra (4) est exploité par un algorithme de traitement d'image, dédié à la détection des spots infrarouges et l'attribution automatique desdits spots aux postes qui leurs correspondent, déployé au niveau du calculateur (1) qui est en liaison avec un module électronique d'acquisition et de commande (3) responsable de l'acquisition des données issues des capteurs (17) équipant les armes(16), de l'alimentation des sources de rayonnement infrarouge (18), et de la commande des vannes électriques (9) qui alimentent un amplificateur de pression (19) en air comprimé en vue de fournir la pression nécessaire pour la simulation du recul des armes.

Description

Simulateur de tir en salle
pour armes légères et Lance-roquettes antichars
Domaine technique :
L'invention objet du présent mémoire concerne un dispositif pour l'entraînement en salle sur le tir avec les armes légères et les lance-roquettes antichars (LRAC).
Ce dispositif de simulation permet à un ou plusieurs tireurs de s'entraîner en salle sur les techniques de tir avec les armes légères en tirant sur des cibles 3D fixes et mobiles. Il permet d'apporter un net progrès par rapport à la formation sur le tir pratiquée traditionnellement notamment au niveau de la maîtrise de la respiration, de l'évaluation des résultats obtenus par les tireurs, du suivi de leur progression et de l'amélioration des conditions de sécurité pendant l'entraînement.
Etat de la technique :
Les simulateurs de tir, dont les applications peuvent être militaires ou civiles, existent depuis plusieurs années.
Le brevet N° EP0146466A2 du 7 décembre 1984 décrit un dispositif d'entraînement en salle sur le tir avec les armes d'infanterie. Ce simulateur utilise un dispositif de rayonnement infrarouge pour matérialiser le point visé par le tireur. Une séquence vidéo filmée contenant des cibles en déplacement est projetée sur un écran. Au moment où le tireur appuie sur la détente, la séquence vidéo s'arrête pour donner le temps suffisant à l'instructeur de constater, de visu, le point d'impact sur une image figée. L'instructeur peut relancer la séquence s'il le désire.
Ce dispositif ne résout pas l'inconvénient de tir sur des cibles fixes. En effet, en immobilisant l'image pendant le tir, ce dispositif ne fait que contourner ce problème en proposant une solution basée sur une séquence qui s'arrête au moment du départ du coup alors que la cible pourrait manœuvrer en vue d'éviter l'impact. Egalement, le dispositif proposé dans le cadre de ce brevet ne permet pas de simuler le recul.
Les simulateurs de tir en salle récemment commercialisés utilisent des projections d'images fixes ou animées, réelles ou de synthèse sur lesquelles le tireur va s'entraîner en utilisant une arme équipée d'un diffuseur de rayonnement laser qui n'est activé qu'au moment du départ du coup. Un dispositif de caméra sensible aux rayons laser permet de détecter l'emplacement du spot laser sur les images projetées et transmettre les coordonnées du point visé au calculateur.
Cependant, la détection et la poursuite des spots lasers s'effectuent au niveau de la caméra qui intègre une logique de traitement d'image dédiées à cette tâche. Cette solution augmente la complexité et le coût de réalisation du simulateur.
Dans le cas d'une simulation avec plusieurs tireurs, le dispositif de simulation a besoin de reconnaître le spot laser propre à chaque arme au cours de l'exercice. Plusieurs techniques ont été utilisées par les simulateurs précités. Une première technique impose à un tireur l'espace ou le champ de tir dans lequel il est autorisé à s'exercer. Cette limitation réduit considérablement la liberté du tireur pendant l'exercice et l'éloigné des conditions du tir réel. Une deuxième technique consiste en la modification de la fréquence d'émission du laser. Dans ce cas, chaque diffuseur laser doit être couplé à un modulateur de fréquence en vue d'affecter à chaque diffuseur laser une fréquence unique. Le dispositif de détection et de poursuite du spot laser modulé doit être capable de démoduler ces fréquences en vue d'attribuer à chaque tireur son spot laser. La troisième technique consiste en la modification de la forme du spot laser. Dans ce cas, chaque diffuseur laser doit être muni d'un masque permettant de modifier la forme du spot laser, initialement sous-forme de disque plein.
Pour la simulation de l'effet de recul, ces simulateurs utilisent des dispositifs dédiés et intégrés dans l'arme de simulation ayant, par conséquence, un impact sur l'ergonomie (poids, aspect extérieur) et le fonctionnement de l'arme.
L'analyse des résultats du tir est une caractéristique commune à l'ensemble de ces simulateurs. En effet, des capteurs fournissent des données permettant de décrire le comportement du tireur pendant le tir sont placés sur l'arme, dans la salle de simulation ou encore sur le tireur lui-même. La maîtrise de la respiration et la stabilité de l'arme sont des facteurs déterminant pour la description du comportement du tireur avant, pendant et après le départ du coup. Quelques simulateurs n'exploitent pas ces facteurs et se limitent aux nombre de coups au but et leur localisation sur la cible comme résultat des tirs. D'autres simulateurs utilisent des dispositifs dédiés à la perception du niveau de respiration montés sur le tireur lui-même.
Au niveau de l'acquisition des informations issues des capteurs équipant l'arme ou le tireur et la commande du dispositif de simulation de recul, les simulateurs précités réservent une interface électronique, assurant la communication entre l'arme et le calculateur, pour chaque poste de tir. Dans ce cas, le nombre des interfaces en communication avec le calculateur augmente en fonction du nombre des postes de tir.
Exposé de l'invention :
L'invention a justement pour but de permettre d'une part à un ou plusieurs tireurs de s'entraîner en salle sur le tir avec des armes légères et des LRAC et d'autre part à l'instructeur d'évaluer la prestation de chaque tireur pendant et après l'exercice tout en remédiant aux inconvénients des techniques exposées précédemment. Pour cela, l'invention met en oeuvre un dispositif pour l'entraînement au tir comportant au moins une arme de simulation, équipée de capteurs et d'une source de rayonnement infrarouge, en direction d'un écran sur lequel sont projetés un champ de tir et des cibles en trois dimensions générés par un serveur graphique, et une caméra infrarouge qui filme continuellement l'écran de projection et envoie le flux vidéo à un calculateur, caractérisé en ce que
le flux vidéo fourni par ladite caméra infrarouge est exploité par un algorithme de traitement d'image, dédié à la détection des spots infrarouges et à l'attribution automatique desdits spots aux postes qui leurs correspondent, déployé au niveau du calculateur qui est en liaison avec un module électronique d'acquisition et de commande responsable de l'acquisition des données issues des capteurs équipant les armes, de l'alimentation des sources de rayonnement infrarouge, et de la commande des vannes électriques qui alimentent un amplificateur de pression en air comprimé en vue de fournir la pression nécessaire pour la simulation du recul des armes.
Avantageusement, l'invention a pour objet un dispositif d'entraînement en salle sur le tir avec des armes légères et des LRAC,
caractérisé en ce que
l'algorithme de traitement d'image permet la poursuite permanente des spots infrarouges tout au long de l'exercice selon le processus suivant :
- Injection des coordonnées des spots infrarouges détectés dans un objet poursuiveur attribué à chaque poste ayant pour données initiales la position actuelle du spot laser, sa vitesse et sa direction de déplacement,
- calcul d'une note de proximité pour chaque spot par le poursuiveur en se basant sur la distance entre la position initiale du poursuiveur et la position de chaque spot infrarouge ainsi que l'accélération et le changement de direction,
- attribution du spot ayant la note la plus élevée au poursuiveur,
- retrait du spot infrarouge attribué au poursuiveur courant de la liste des spots à injecter dans le poursuiveur suivant.
Avantageusement, l'invention a pour objet un dispositif d'entraînement en salle sur le tir avec des armes légères et des LRAC,
caractérisé en ce que
les sources de rayonnement infrarouge sont des diffuseurs laser qui émettent continuellement un rayonnement laser infrarouge matérialisant les points visés par les tireurs sur l'écran.
Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif d'entraînement en salle sur le tir avec des armes légères et des LRAC,
caractérisé en ce que
le calculateur enregistre la trajectoire parcourue par chaque spot laser durant l'exécution de l'exercice simulé et analyse cette trajectoire pour déduire l'amplitude de la respiration et son influence sur la stabilité de l'arme. Ledit calculateur procède à une analyse de la trajectoire du spot laser juste avant le départ du coup pour déduire si la respiration du tireur s'est bloquée avant le tir et à une analyse après le départ du coup pour constater l'amplitude de la déstabilisation de l'arme due à l'effet de recul.
L'invention a également pour objet un dispositif d'entraînement en salle sur le tir avec des armes légères et des LRAC,
caractérisé en ce que
l'amplificateur de pression relié à un compresseur d'air via une vanne électrique, est constitué d'un compartiment d'admission de l'air comprimé et d'un compartiment d'échappement qui ont des sections ajustables. Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif d'entraînement en salle sur le tir avec des armes légères et des LRAC,
Caractérisé en ce que
l'amplificateur de pression dispose d'un moyen de fixation sur l'arme adaptable au diamètre du tube auquel il est destiné.
Avantageusement, l'invention a pour objet un dispositif d'entraînement en salle sur le tir avec des armes légères et des LRAC,
Caractérisé en ce que
le module électronique d'acquisition et de commande prend en charge l'ensemble des capteurs, des diffuseurs laser infrarouge et des vannes électriques mis en uvre au cours de l'exercice. Le calculateur gère l'ensemble des fonctions du module électronique d'acquisition et de commande via une liaison.
L'invention a également pour objet un dispositif d'entraînement en salle sur le tir avec des armes légères et des LRAC,
Caractérisé en ce que
la caméra infrarouge et le vidéoprojecteur sont calibrés suivant le procédé ci-après :
- on assure l'horizontalité du vidéoprojecteur et de la caméra infrarouge,
- on projette sur l'écran, via le vidéoprojecteur, une mire d'alignement contenant au moins trois points et préférentiel lement cinq points dont les coordonnées dans le repère du vidéoprojecteur sont connues,
- on coïncide le centre de l'image issue de la caméra avec le centre de l'image projetée sur l'écran,
- on acquiert les coordonnées des points précités dans le repère de la caméra infrarouge,
- on établit la fonction de changement de repère sur la base des coordonnées connues et acquis desdits points.
Brève description des dessins :
L'invention sera davantage expliquée et comprise grâce à la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci sont représentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.
La figure 1a représente un schéma illustrant les moyens mettant en œuvre le procédé de simulation objet de l'invention.
La figure 1b représente une arme de simulation instrumentée.
La figure 2 présente un exemple de mode de réalisation d'un amplificateur de pression, selon l'invention.
Les figures 3a, 3b et 3c schématisent un mode de réalisation des trois étages du module électronique d'acquisition et de commande tel qu'il est décrit dans l'invention.
Les figures 4a, 4b, 4c et 4d schématisent le procédé de traitement d'image, selon l'invention. Les figures 5a et 5b montre un exemple d'analyse de la respiration.
Les figures 6a, 6b, 6c et 6d schématise le procédé d'alignement de la caméra infrarouge sur le vidéoprojecteur.
Les figures 7a, 7b, 7c et 7d schématisent le procédé d'alignement de l'axe du diffuseur laser sur l'axe de visé mécanique de l'arme.
Description détaillée des modes de réalisation de l'invention :
Conformément à un mode de réalisation préféré, le simulateur de tir permettant de concrétiser le dispositif d'entraînement objet de l'invention se compose essentiellement de :
- un écran de projection (8) :
L'écran de projection est destiné à recevoir les champs de tir virtuels en vue de reproduire une ambiance visuelle proche des conditions réelles. Dans ce mode de réalisation, l'écran est une toile blanche matte avec une bordure noire d'une épaisseur de 20 cm.
- des armes de simulation (6) équipées par :
o un ensemble de capteurs (17) permettant la perception des actions et du comportement des tireurs pendant l'exercice de simulation ;
Dans ce mode de réalisation, les armes de simulation sont équipées de plusieurs capteurs de pression placés sur l'arme de façon à ne pas gêner l'action du tireur. Il s'agit :
- d'un capteur de pression au niveau de la détente ;
- d'un capteur de pression au niveau de la crosse ;
- d'un capteur de pression au niveau de l'affût ;
- d'un capteur de contact au niveau de l'appui-joue ;
o Un diffuseur laser infrarouge (18) fixé sur l'arme grâce à un support du diffuseur laser (16) permettant, en plus de sa fonction de fixation, d'aligner le diffuseur laser sur l'axe de visé de l'arme de simulation;
Le diffuseur laser infrarouge utilisé dans le cadre de ce mode de réalisation est le diffuseur DA-580 qui se présente sous forme d'une diode laser protégée par un cylindre métallique. Son fonctionnement nécessite une alimentation en courant électrique de 3V/5mA. Le cylindre de protection possède les dimensions ci-après :
- Diamètre : 21 mm
- Hauteur : 60 mm
Le support du diffuseur laser répond donc aux exigences ci-après :
- Protéger le diffuseur laser DA-580 ;
- Présenter une facilité de montage et de démontage sur l'arme;
- Permettre le réglage de la position du diffuseur laser en vue de faire coïncider son axe optique avec l'axe mécanique de l'arme ;
- Assurer l'acheminement de l'alimentation du diffuseur laser ;
Pour ce mode de réalisation, le support du diffuseur laser peut être monté directement sur la sortie du canon de l'arme grâce à un système à filetage. Le réglage de la position du diffuseur laser est assuré grâce à quatre vis (deux pour le réglage en hauteur et deux pour le réglage en direction).
o d'un amplificateur de pression (19) placé à l'intérieur de l'arme : La figure 2 présente un exemple de réalisation de l'amplificateur de pression. Il s'agit d'un dispositif destiné pour un usage sur le fusil FAL. La réduction de la section entre l'orifice d'entrée (20) et celui de sortie (21) permet d'amplifier la pression de sortie. Soit Pe et Se successivement la pression d'entrée et la section de l'orifice d'entrée, et Ps et Ss successivement la pression de sortie et la section de l'orifice de sortie, ces quatre facteurs sont liés par la relation ci-après :
Pe. Se = Ps. Ss
La pression de sortie est donnée do la relation ci-après :
Figure imgf000008_0001
Le réglage de la pression de sortie est donc possible en agissant la section d'entrée.
- Un système d'alimentation en air comprimé composé des éléments ci-après :
o un compresseur d'air (7) ;
o des vannes électriques (9) contrôlant le passage de l'air comprimé vers les armes de simulation. Chaque vanne électrique et en liaison avec une arme via un tuyau souple (31) ;
- Un module électronique d'acquisition et de commande, dit MEAC, (3) assurant les fonctions ci-après :
o Acquérir les informations issues des capteurs équipant les armes de simulations via la liaison filaire (14), les mettre en forme et les communiquer au poste instructeur (1 ) via la liaison rs232 (12) ; o Commander les vannes électriques après l'interprétation de la commande issue du poste instructeur via la même liaison (12). La commande est transmise aux vannes électriques grâce à la liaison filaire (10) ; o Alimenter les diffuseurs laser infrarouges via la liaison filaire (14) ;
Le MEAC, dans le cadre de ce mode de réalisation, est bâtit autour de deux microcontrôleurs. Il s'agit du microcontrôleur PIC 16F84A. Chaque microsystème réalise une fonction pour remplir correctement le mode duplex.
La figure 3a illustre le schéma de l'étage d'acquisition des événements des capteurs. Cette partie du système est bâti autour du microcontrôleur 16F84A.
Le 16F84A de notre module, fonctionne sur une horloge utilisant un résonateur à quartz de 4Mhz, cette vitesse de traitement des données est largement suffisante pour sélectionner, détecter, convertir, et transmettre les valeurs réservées dans ses registres, à travers le port série en respectant le protocole d'acheminement des données, et la chronologie pour une bonne synchronisation entre le module et le Poste Instructeur. Une telle précision n'est possible que par l'utilisation d'un cristal piézo- électrique à deux électrodes X1 , assurant une puissance dissipée au dessous de 0.5mW. Les condensateurs C1 et C2 minimisent les variations de la fréquence d'oscillation.
La grande vitesse de fonctionnement du microcontrôleur est le siège de nombreux effets qui peuvent provoquer la perturbation du fonctionnement des autres dispositifs électroniques qui constituent l'intelligence du module. Ces parasites peuvent brusquement et considérablement faire varier la puissance dissipée dans les autres interfaces. Le condensateur C3 de découplage peut parfaitement absorber ces effets. Les diodes de commutation D1 à D25, sont les éléments principaux de la matrice des capteurs, elles assurent l'isolement de ces derniers entre eux. Ce sont donc des diodes anti-retour. Chaque colonne de la matrice est sélectionnée par un des transistors switchs Q1 à Q4, qui sont commandés par le décodeur BCD/décimal 4028. Ses lignes d'adresses A et B sont respectivement liées au RAO et RA1 de port RA de pic16f84, qui est configuré en sortie. La sortante des ports du PIC est capable de commander des entrées C-MOS, et TTL de toutes sortes de technologie. Les valeurs binaires de sélection des capteurs à scruter ne sont présentés en sorties de port RA que dans le cas où le PIC prépare le port RB à recevoir les états logiques des capteurs de la colonne sélectionnée.
Chaque pression sur un capteur provoque des rebondissements qui se traduisent en un train d'impulsions aléatoires et amorties. Le PIC doit donc les masquer en utilisant un sous-programme qui est en réalité une boucle de délai, qui permet leurs passage jusqu'à le maintient de leurs états logiques finaux.
La barrette des résisteurs RN1 force les entrées de port RB de prendre les niveaux logiques hauts lorsque tous les capteurs sont fermés. La barrette des résisteurs RN1 joue donc le rôle des résistances de rappelles. Le port RB possède cette option, nous pouvons la sélectionner en affectant simplement un bit dans son registre OPTION- REG, mais nous l'avons ignoré par faute de leurs valeurs ohmiques qui ne conviennent pas à la matrice des détecteurs.
Les données de port RS232 sont véhiculées par l'amplificateur inverseur construit par le transistor BC547B, qui est commandé par la sortie RA3 de PIC.
La figure 3b présente le schéma électronique du module de commande des vannes électriques. Pour commander les vannes électriques nous avons fait appel aux transistors de moyen puissance BD136 : Q11 à Q15, puisque la puissance de chaque électrovanne peut atteindre 250mW, Ces transistors sont montés en relais statiques qui sont commandés à leurs tours par les transistors amplificateurs de faible puissance BC547B : Q6, Q7, Q9, et Q10, liés par le port RB de pic via les résistances de polarisation : R13 à R22.
Les vannes électriques 1 à 5 sont raccordés respectivement aux sorties de port
B : RB0 à RB4.
Les diodes 1N4004 : D26 à D31 sont utilisées pour lutter contre les courants induits destructifs générés par la bobine des vannes électriques aux déclenchements brusques.
Le PIC de ce module peut traduire les données émises par le Poste Instructeur à travers le port série, en signaux de contrôle des vannes électriques, dans des délais de temps très réduits.
Les données de commande sont mises en forme par le transistor Q16 : BC547B monté en inverseur. Le résisteur R29 limite le courant de la base de ce transistor. La diode DZ1 limite la tension à 5V, et peut aussi absorber le courant inverse fournit par le P.l.
L'étage d'alimentation, schématisé par la figure 3c, est appelé à fournir une puissance apparente pour alimenter les vannes électriques de (1 ,25A + 0,5A) x 24V = 40,8 VA et une autre puissance apparente pour alimenter les microsystèmes de 10,3V x 0,7A = 7,21VA. Les stabilisateurs de tension doivent avoir des caractéristiques qui lui permettent de garder une valeur de tension ayant une tolérance de 0,5%. L'alimentation doit disposer aussi des dispositifs qui protègent le système contre les courts circuits et les surtensions. Pour cela nous avons réalisé les dispositifs électroniques appelés « les disjoncteurs statiques ».
La multitude des perturbations provoquées par des effets ambiantes comme celles de la température, les ondes électromagnétiques et magnétoélectriques et les décharges électrostatiques, ou celles internes dues aux parasites radiofréquences du secteur, les ondulations des courants redressés, les effets de proximité, etc ..
Les condensateurs céramiques C14, C13 et le self-Filtre TR3 bloquent les parasites secteurs radiofréquences. Le transformateur TR1 assure une puissance capable d'alimenter les vannes électriques après redressement par le pont de Greatz B1. Le lissage de la tension est assuré par le condensateur C16. La tension aux bornes de ce dernier atteint : 33,94V = 24Veff x /2. Le régulateur 7824 assure une bonne stabilisation de cette tension à 24V pour alimenter tous les vannes électriques. Ceci n'est possible que lorsque le transistor Q2 (BD244) est ouvert. Il est fermé dans le cas où son collecteur est shunté (en court circuit). C'est le fonctionnement du disjoncteur statique réalisé par le comparateur analogique IC3A (LM339) qui est alimenté à son tour par un stabilisateur de tension réalisé par le transistor Q5 (BD235) et la diode zener D5 pour fournir une valeur de 12V. La tension de référence de ce comparateur est précisée par les résisteurs diviseurs de tension R6 et R7. Lorsque la tension aux bornes de l'entrée négative chute au dessous de la tension de référence, le comparateur bloque le transistor Q3 (BD235) qui ferme à son tour le transistor Q2.
- Un poste instructeur (1) qui représente le cœur du simulateur composé d'un calculateur lié à un écran :
Dans ce mode de réalisation, Le poste instructeur représente le cerveau du simulateur. Il a pour mission :
- De conduire l'alignement des diffuseurs laser ;
- D'aligner la caméra sur le vidéoprojecteur ;
- De gérer les stagiaires et les unités ;
- De configurer les exercices ;
- D'acquérir le flux vidéo de la caméra Infrarouge et de le traiter en vue de déterminer la direction de visée des tireurs ;
- De percevoir les capteurs équipant les armes et d'interpréter leurs états ; - De commander le serveur graphique, de lui transmettre les directions de visée et de recevoir les résultats des tirs ;
- D'évaluer les tirs ;
- D'afficher et d'imprimer les résultats de tir ; Le poste instructeur est au centre du simulateur. En plus des fonctions d'alignement des caméras et des diffuseurs laser, de gestion des unités et de configuration de la simulation, il est en permanence en communication avec :
- Le module électronique d'acquisition et de commande ;
- Le poste serveur graphique ;
- Et la caméra infrarouge.
Un serveur graphique (2) : responsable de la génération des champs de tir et des cibles virtuels et de simuler le comportement des cibles et les trajectoires des projectiles. Il est en liaison permanente avec le poste instructeur grâce à une liaison réseau IP (13).
Dans ce mode de réalisation, Le poste Serveur Graphique est conçu en vue de la génération ainsi que de la gestion d'un environnement virtuel en trois dimensions. Cet environnement virtuel intègre des champs de tirs, des cibles, des éléments de l'environnement (arbres, bâtiments...) ainsi que des conditions climatiques en vue de plonger les tireurs dans un milieu virtuel le plus réaliste possible.
Le Serveur Graphique a pour mission :
• La réception des paramètres de chaque séance de tir :
Une fois lancé, le SG tentera de se connecter au poste instructeur Poste Instructeur via une connexion réseau basée sur le protocole TCP/IP. Dès que la connexion est établie le SG récupère les messages arrivants du Poste Instructeur. En vue d'en extraire les paramètres de la séance de tir :
- Nombres des postes de tir actifs et leurs identifiants ;
- Type d'armement utilisé dans chaque poste ;
- Type de cibles à générer pour chaque poste ;
- Conditions climatiques dans lesquelles se déroulera cette séance de tir ;
- Type de champs de tir ;
- Attitude et vitesse des cibles.
• La génération des cibles initiales :
La génération des cibles initiales se fait lors de la réception depuis le Poste Instructeur du mot clé « startsim » à travers le réseau. Une fois la réception est terminée avec sucée, le scénario de la génération se déroule comme suit :
- Extraction des paramètres récupérés depuis la ligne de commande ;
- Création des structures (objets) pour les postes actifs ;
- Renseignement des attributs des structures instanciées avec les valeurs extraites ;
- La création et le remplissage d'une liste contenant l'ensemble des objets (Post) dont les attributs sont préalablement renseignés ;
- Le parcours de cette liste et envoi des messages de génération des cibles pour chaque poste actif et avec les valeurs (type d'armement utilisé, type cible, vitesse cible) propre à chaque poste ; - Le composant chargé de la gestion des cibles (TargetsComponent) se charge de la création des cibles dès la réception des messages de créations envoyé dans l'étape précédente en les positionnant devant leurs postes respectifs.
· Autonomie au cours de l'exercice :
Cette autonomie est matérialisée par le fait que le SG se charge automatiquement de :
- La génération de nouvelles cibles lorsque l'une des cibles initiales est détruite par l'un des tireurs. Les cibles nouvellement crées le sont avec les mêmes paramètres que ceux qu'avaient les cibles détruites ;
- Le test de l'impact de chaque tir lors du déclanchement d'un événement de tir par l'un des tireurs.
- L'envoi du résultat de chaque tir vers le poste instructeur immédiatement après son avènement.
- Un vidéoproiecteur (5) responsable de la projection des champs de tir virtuels générés par le serveur graphique sur l'écran de projection. Le vidéoprojecteur et le serveur graphique sont en liaison via un câble VGA (15) ;
Une caméra infrarouge (4) permettant de visualiser les spots produits par les diffuseurs laser infrarouge. La caméra transmet un flux vidéo au poste instructeur grâce à une liaison IP (32). Elle a pour mission de filmer, d'une manière permanente et pendant toute la phase d'exécution de l'exercice, l'écran de projection. Elle fournit ainsi un flux vidéo au poste instructeur via un réseau Ethernet.
Ce flux vidéo est soumis à un algorithme de traitement d'image en vue de déterminer la position de chaque spot laser par rapport au référentiel de l'écran de projection.
Dans le cadre de ce mode de réalisation, le flux vidéo est compressé en utilisant le protocole MJPEG-2 d'une résolution de 800 pixels x 600 pixels. La caméra utilisée est un produit du grand commerce fournissant un flux de 24 images/seconde. Il s'agit de la caméra AXIS 223M.
- Un système de sonorisation (30) permettant de simuler les effets sonores propres au déroulement de l'exercice tels que les commandements de tir, les sons de départ des coups, les sons des impacts, l'ambiance de combat,...
- Une imprimante pour l'impression des résultats, connectée au poste instructeur ;
Le bon fonctionnement de ce simulateur nécessite une phase de calibration dont les étapes sont les suivantes :
- Alignement de la caméra infrarouge sur le vidéoproiecteur :
La figure 6 décrit le procédé d'alignement de la caméra infrarouge sur le vidéoprojecteur qui suit les étapes ci-après :
o S'assurer que le vidéoprojecteur est parfaitement à l'horizontal et qu'il est centré sur l'écran de projection (601);
o Cliquer sur le bouton Aligner caméra de l'interface graphique du pupitre de l'instructeur. Une mire d'alignement de la caméra (figure 6a) sera projetée sur l'écran de projection. La vidéo fournie par la caméra infrarouge, mené d'une croix rouge, sera affiché sur l'interface d'utilisateur (figure 6b).
o Agir sur l'orientation de la caméra jusqu'à amener la croix rouge sur la croix centrale de ta mire d'alignement (603).
o Cliquer successivement, et avec une précision minutieuse, sur les points
A, B, C, D et E (604). Etant donné que les coordonnées de ces points dans le repère du serveur graphique sont préalablement connues, cette opération permet d'obtenir les coordonnées de ces points dans le repère de la caméra.
o La fonction de changement de repère (605) devient alors :
Soit P(X, Y) est le point visée dans le repère de la caméra. Nous procédons à une première transformation en d'inverser le repère. Le point obtenu est donc Pc(Xc, Yc) ou
Xc = X - Xac et Yc = Yac - Y
ou Xac et Yac sont les coordonnées du point A dans le repère de la caméra.
Soit Psg (Xsg, Ysg) le point de visée dans le repère du serveur graphique. Les coordonnées sont données donc par la formule :
_ Xc. 512 Lsg
XS9 ~ Xbc - Xac + ~
Yc. 288 Hsg
Ys9 ~ Yec - Yac + ~T~
Ou Bc(Xbc, Ybc) et Ec(Xec, Yec) sont les coordonnées des points B et E dans le repère caméra.
Lsg et Hsg sont la largeur et la hauteur du repère serveur graphique.
o Cliquer sur le bouton Enregistrer par défaut afin d'éviter de recommencer l'opération lors d'une autre utilisation du système,
o Pour vérifier si l'alignement a été fait correctement, cliquer sur les points avec coordonnées affichés sur l'écran (606). L'interface affiche les coordonnées calculées. Le résultat calculé doit être exactement celui affiché sur l'écran + ou - 2 pixels,
o Cliquer sur le bouton valider. Cette action active l'onglet configuration de l'exercice.
- Alignement des diffuseurs laser infrarouge sur l'axe de visé de l'arme :
La figure 7 illustre le procédé d'alignement du diffuseur laser sur l'axe de visé de l'arme :
o Monter l'arme sur un chevalier de pointage à une distance égale au pas de tir.
o Appuyer sur le bouton Aligner Laser de l'interface graphique. Une mire d'alignement des lasers est projetée sur l'écran (figure 7a). o Agir sur les manivelles du chevalier de pointage en vue d'amener la ligne de visé (guidon<->ceilleton) sur une des croix projetées sur l'écran (702, 703).
o Mettre en marche le diffuseur laser (704).
o Observer le spot laser sur l'interface graphique du pupitre de l'instructeur
(704).
o Serrer la vis inférieure en vue d'aligner le laser en hauteur (705). o Serrer une des vis latérales en vue d'aligner le laser en direction (705). o Une fois le laser est aligné, serrer les deux autres vis en vue de fixer le module laser (705).
o Revérifier si l'arme vise toujours sur la croix (706).
o Recommencer l'opération jusqu'à ce que l'arme soit très bien alignée. o Cliquer sur le bouton valider.
Une fois la phase de calibration est terminée, l'instructeur peut commencer la configuration de l'exercice.
Conformément à ce mode de réalisation, l'instructeur configure l'exercice simulé sur le poste instructeur. Il détermine en particulier :
- les postes actifs ;
- les armes pour chaque poste ;
- le nombre de coups pour chaque arme;
- la cible et son comportement pour chaque poste de tir ;
le champ de tir à projeter ;
- le temps de la simulation (aube, jour, couché de soleil, nuit) ;
- les conditions climatiques (temps clair, temps pluvieux) ;
- la vitesse du vent et son orientation.
Une fois la configuration est terminée, les paramètres de la simulation sont communiqués au serveur graphique. Ce dernier génère un champ de tir virtuel avec des cibles, selon la configuration choisie par l'instructeur, projeté sur l'écran via un vidéoprojecteur et enregistre les paramètres nécessaires pour les calculs balistiques relatifs aux trajectoires des projectiles.
Au lancement de l'exercice par l'instructeur, les armes actives diffusent en permanence des faisceaux lasers infrarouges, invisibles à l'œil nu et détectables uniquement par la caméra infrarouge.
La caméra infrarouge, capable d'apercevoir les spots lasers infrarouges diffusés par les armes, transmet en permanence un flux vidéo au poste instructeur via un réseau Ethernet.
L'algorithme de traitement d'image déployé sur le poste instructeur, décrit par la figure 4, permet de déterminer la direction de visé de chaque arme active.
Le module électronique d'acquisition et de commande MEAC établi la liaison entre les armes et le poste instructeur. Le MEAC réalise trois fonctions principales :
- transmettre au poste instructeur les états des capteurs équipant les armes ; - commander les électrovannes liés aux armes ;
- alimenter les diffuseurs lasers infrarouges ;
Le poste instructeur- analyse en permanence les états des capteurs équipant les armes actives et rend-compte à l'instructeur, via l'écran du poste instructeur, sur la qualité du maintien de l'arme et de sa stabilité.
Dès qu'un utilisateur appuie sur la détente, le poste instructeur vérifie si le tireur dispose encore d'au moins un coup dans son chargeur. Si cette condition est vérifiée, plusieurs opérations sont exécutées dans un laps de temps inférieur à 200 ms :
- le poste instructeur donne l'ordre au MEAC pour activer la vanne électrique liée à l'arme concernée en vue de libérer l'air comprimé en attente à sa sortie afin de produire le mouvement de recul ;
- le poste instructeur génère l'effet sonore correspondant au départ du coup ;
- le poste instructeur transmet le vecteur de la direction de visé au serveur graphique via le réseau Ethernet ;
- le serveur graphique calcule, sur la base des paramètres balistiques du projectile et des conditions météorologiques, le point d'impact du projectile et détermine le résultat du tir ;
- le serveur graphique renvoie le résultat du tir au poste instructeur ;
- si le coup est au but, le serveur graphique visualise l'impact et son effet sur la cible et génère un effet sonore matérialisant la destruction de l'objectif ;
Le poste instructeur stocke le résultat du tir dans une base donnée, déduit le coup tiré de la contenance du chargeur et met à jour l'interface graphique affiché sur le pupitre de l'instructeur.
A la fin de l'exercice, le poste instructeur analyse les résultats du tir et le comportement de chaque tireur et fournie un récapitulatif des résultats présenté sous trois parties principales :
- les résultats obtenus lors du dernier exercice en termes de réussite, de réactivité et de stabilité de l'arme ;
- l'analyse de la maîtrise de la respiration du tireur, notamment avant et après le départ du coup, et de la stabilité de l'arme ;
les courbes d'évolution du niveau du tireur depuis son premier exercice sur le simulateur en termes d'efficacité, de stabilité et de réactivité grâce aux informations stockées dans la base de données du système permettant de garder une trace .
L'instructeur peut, s'il le désire, imprimer le bulletin des résultats obtenus par chaque tireur.

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif pour l'entraînement au tir comportant au moins une arme de simulation (6), équipée de capteurs (17) et d'une source de rayonnement infrarouge (18), en direction d'un écran (8) sur lequel sont projetés, grâce à un vidéoprojecteur projetant un rayonnement visible à l'œil nu (5), un champ de tir et des cibles en trois dimensions générés par un serveur graphique (2), et une caméra infrarouge réseau (4) qui filme continuellement l'écran de projection et envoie le flux vidéo à un calculateur (1), caractérisé en ce que le serveur graphique (2) se base sur un algorithme lui permettant de générer et de manipuler des champs de tir en trois dimensions tout en possédant en permanence des informations sur la nature des cibles et des zones qu'elles occupent sur l'écran (8) au moment où le flux vidéo fourni par la caméra infrarouge (4) permet de détecter exclusivement les spots infrarouges et attribuer automatiquement lesdits spots aux postes qui leurs correspondent grâce à un algorithme de traitement d'image déployé au niveau du calculateur (1) qui est en liaison avec un module électronique d'acquisition et de commande (3) responsable de l'acquisition des données issues des capteurs (17) équipant les armes(16), de l'alimentation des sources de rayonnement infrarouge
(18) , et de la commande des vannes électriques (9) qui alimentent un amplificateur de pression (19) en air comprimé en vue de fournir la pression nécessaire pour la simulation du recul des armes.
Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'algorithme de traitement d'image permet la poursuite permanente des spots infrarouges tout au long de l'exercice.
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sources de rayonnement infrarouge (18) sont des diffuseurs laser qui émettent continuellement un rayonnement laser infrarouge matérialisant les points visés par les tireurs sur l'écran (8).
Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le calculateur enregistre la trajectoire parcourue par chaque spot laser durant l'exécution de l'exercice simulé et analyse cette trajectoire pour déduire l'amplitude de la respiration et son influence sur la stabilité de l'arme.
Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le calculateur procède à une analyse de la trajectoire du spot laser juste avant le départ du coup (A) pour déduire si la respiration du tireur s'est bloquée avant le tir et à une analyse après le départ du coup (B) pour constater l'amplitude de la déstabilisation de l'arme due à l'effet de recul.
Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'amplificateur de pression
(19) , relié à un compresseur d'air (7) via une vanne électrique (9), est constitué d'un compartiment d'admission (20) de l'air comprimé et d'un compartiment d'échappement (21) qui ont des sections ajustables.
Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'amplificateur de pression dispose d'un moyen de fixation (22) sur l'arme adaptable au diamètre du tube auquel il est destiné.
Dispositif selon les revendications 3 et 6, caractérisé en ce que le module électronique d'acquisition et de commande (3) gère l'ensemble des capteurs (17), des diffuseurs laser infrarouge (18) et des vannes électriques (9) mis en œuvre au cours de l'exercice.
9. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que le calculateur gère l'ensemble des fonctions du module électronique d'acquisition et de commande via une liaison (12).
10. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que
11. Procédé selon la revendication 2 fonctionnant selon le processus suivant :
a. Etape de calibrage : la caméra infrarouge (4) et le vidéoprojecteur (5) sont calibrés suivant le procédé ci-après :
o on assure l'horizontalité du vidéoprojecteur et de la caméra infrarouge, o on projette sur l'écran (8), via le vidéoprojecteur (5), une mire d'alignement
(Figure 6a) contenant au moins trois points et préférentiellement cinq points dont les coordonnées dans le repère du vidéoprojecteur sont connues,
o on coïncide le centre de l'image issue de la caméra avec le centre de l'image projetée sur l'écran (603),
o on acquiert les coordonnées des points A, B, C, D et E, dans le repère de la caméra infrarouge (604),
o on établit la fonction de changement de repère sur la base des coordonnées connues et acquis des points A, B, C, D et E
b. Etape de poursuite continue de la position des spots lasers selon l'algorithme suivant :
o Injection des coordonnées des spots infrarouges détectés dans un objet poursuiveur attribué à chaque poste ayant pour données initiales la position actuelle du spot laser, sa vitesse et sa direction de déplacement (406),
o calcul d'une note de proximité pour chaque spot par le poursuiveur en se basant sur la distance entre la position initiale du poursuiveur et la position de chaque spot infrarouge ainsi que l'accélération et le changement de direction (407),
o attribution du spot ayant la note la plus élevée au poursuiveur (408), o retrait du spot infrarouge attribué au poursuiveur courant de la liste des spots à injecter dans le poursuiveur suivant (409).
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