EP4363786A1 - Dispositif d' observation a voies optronique et optique independantes et vehicule equipe d' un tel dispositif - Google Patents

Dispositif d' observation a voies optronique et optique independantes et vehicule equipe d' un tel dispositif

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Publication number
EP4363786A1
EP4363786A1 EP22740312.8A EP22740312A EP4363786A1 EP 4363786 A1 EP4363786 A1 EP 4363786A1 EP 22740312 A EP22740312 A EP 22740312A EP 4363786 A1 EP4363786 A1 EP 4363786A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electronic unit
optronic
sight
operating mode
zones
Prior art date
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Pending
Application number
EP22740312.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Arnaud MORAILLON
Julien Aragones
Claire TAFANELLI
Christophe Guettier
Marie-Axelle BORRIELLO
Fabrice LARRIBE
Florian BERTELLI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Electronics and Defense SAS
Original Assignee
Safran Electronics and Defense SAS
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
Application filed by Safran Electronics and Defense SAS filed Critical Safran Electronics and Defense SAS
Publication of EP4363786A1 publication Critical patent/EP4363786A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/04—Aiming or laying means for dispersing fire from a battery ; for controlling spread of shots; for coordinating fire from spaced weapons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/02—Aiming or laying means using an independent line of sight
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/06—Aiming or laying means with rangefinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/14—Indirect aiming means
    • F41G3/16—Sighting devices adapted for indirect laying of fire
    • F41G3/165—Sighting devices adapted for indirect laying of fire using a TV-monitor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/22—Aiming or laying means for vehicle-borne armament, e.g. on aircraft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G5/00—Elevating or traversing control systems for guns
    • F41G5/14—Elevating or traversing control systems for guns for vehicle-borne guns
    • F41G5/24—Elevating or traversing control systems for guns for vehicle-borne guns for guns on tanks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/4808—Evaluating distance, position or velocity data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Definitions

  • the present invention relates to the field of observation and monitoring of the environment of a vehicle such as a military vehicle, and for example a military land vehicle.
  • Vehicles equipped with an optical sight are known, such as a periscope, an episcope or an optical telescope allowing an operator (head of the vehicle for example) to observe the environment of the vehicle, at short, medium or long distance.
  • Some vehicles, especially those equipped with a cannon are also equipped with optronic observation and surveillance equipment, for example, an optronic sight comprising a rotating support on which are mounted optronic sensors and a rangefinder connected to a unit control electronics also connected to a motorization of the support.
  • the electronic control unit is programmed to acquire images via the optronic sensors, to detect threats and/or targets therein and to acquire information relating to said threats and/or targets, such as the distance, the angular position, the relative speed (also known as target acquisition)...
  • the electronic control unit is also programmed to automatically orient the medium in such a way as to pursue threats and/or targets (i.e. point the medium , and therefore the weapon whose movements are slaved to those of the support, towards the threats and/or targets) or to monitor the environment of the vehicle over a given angular displacement.
  • a human-machine interface is connected to the electronic control unit to allow the operator to select the line of sight, the spectral path (day/night) and the field covered by the optronic sensors (zoom level) .
  • the optronic observation sight thus makes it possible to enrich the operator's knowledge of the environment of his vehicle and to ensure more precise aiming and therefore firing than the optical sight allows.
  • the optical sight is used by the operator and the optronic sight has its settings. view (orientation and zoom level in particular) modeled on those of the optical viewfinder (the optronic viewfinder is the slave of the bezel); the other in which, conversely, the operator uses the optronic sight and the optical sight is the slave of the optronic sight.
  • the object of the invention is in particular to improve the observation and monitoring capacities of the operators of such vehicles.
  • a device according to claim 1 is provided.
  • the optronic sight continues its acquisitions while the operator uses the optical sight, for example to supplement the observations made by the operator via the optical sight or to carry out automatic observations to relieve the operator. It is therefore possible to provide additional information to the operator by limiting the increase in the cognitive load of the operator.
  • the invention also relates to a vehicle comprising a body surmounted by such a device.
  • a vehicle comprising a body surmounted by such a device.
  • Figure 1 is a schematic front view of a vehicle according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic front view of an observation device according to the invention.
  • FIG. 3 is a schematic top view showing the areas covered respectively by the optical sight and the optronic sight in autonomous operating mode
  • FIG. 4 is a schematic view illustrating the division of the area covered by the optronic sight into sectors of observation from a panoramic image supplied by the optronic sight;
  • FIG. 5 is a flowchart showing the control process of the optronic sight in autonomous operating mode.
  • the invention is here described in application to a vehicle, generally designated at 1, comprising a body 2 here carried by wheels 3 and surmounted by a turret 4 armed with a barrel and mounted on the body 2 to pivot around a substantially vertical axis AO when the vehicle rests on a horizontal plane.
  • the vehicle 1 is here provided for a crew of at least three people, namely a driver, a gunner and a vehicle commander.
  • the turret 4 of the vehicle 1 is equipped with a device for observing an environment of the vehicle 1 by the head of vehicle H. We are interested here in the command post of the head of vehicle but it goes without saying that the post of the driver, and/or the gunner's position, can be equipped with an identical or similar observation device, or benefit from the images provided by that of the head of the vehicle.
  • the observation device comprises optronic equipment, for example an optronic sight 10 and an optical sight 20.
  • the optronic sight 10 comprises a support 11 which is mounted to pivot on the upper surface of the turret 4 around an axis Al parallel to the axis A0 and which carries a sensor unit 12 mounted on the support 11 to pivot around a axis A2 perpendicular to axis Al.
  • the sensor block 12, and therefore the line of sight LV10 of the optronic sight 10 can be oriented in bearing around the axis Al and in elevation (or elevation) around the axis A2.
  • the optronic sight 10 comprises a motorization, symbolized at 13 and known in itself, making it possible to orient the sensor block 12 in bearing around the axis Al and a motorization on board the support 11, and known in itself, making it possible to orient the sensor block 12 in elevation around the axis A2.
  • the optronic sight 10 also comprises, in a manner known per se, first position sensors, such as angular encoders, making it possible to know the orientation of the sensor block 12 in bearing around the axis Al and in elevation around the axis. axis A2.
  • the electronic viewfinder 10 also comprises, in a manner known per se, second position sensors, such as accelerometers and gyrometers, making it possible to know the position of the sensor block 12 in a predetermined reference mark.
  • second position sensors such as accelerometers and gyrometers
  • the position sensors therefore make it possible to know at all times the direction of the line of sight LV10 of the optronic sight 10.
  • the sensor unit 12 here comprises an optronic sensor 14 and a range finder 15.
  • the optronic sensor 14 comprises a day channel and a night channel.
  • the optronic sensor 14, the motorization 13 and the position sensors are connected to a first electronic unit 31 arranged to control the acquisition of images according to shooting parameters.
  • the shooting parameters here include the line of sight (the orientation of the sensor block 12 around the axes A1 and A2), the spectral channel (day/night) and the field covered by the optronic sensors (zoom level).
  • the electronic unit 31 comprises in a manner known per se a processor and a memory containing computer programs that can be executed by the processor.
  • the rangefinder 15 is also connected to the first electronic unit 31 which is also arranged to control the performance of rangefinder measurements along the line of sight LV10.
  • a control instrument 41 such as a joystick-type controller, is connected to the first electronic unit 31 to allow the vehicle manager to send control signals to the first electronic unit 31 in order to orient the sensor unit 12, to select the spectral channel and zoom level, and order range measurements .
  • the optical sight 20 here has the form of a periscope or episcope 21 mounted on the top of the turret 4 to be orientable in bearing around an axis A3 parallel to the axis A2.
  • the periscope 21 comprises a group of lenses and mirrors allowing the vehicle commander to see what is in a line of sight LV20 of the periscope 21, the light rays entering the periscope 21 through a optical input element located outside the vehicle and leaving through an optical output element 22 located inside the tank.
  • At least one of the mirrors is here orientable around an axis perpendicular to the axis A3 to allow the line of sight to be oriented in elevation around said axis.
  • the group of lenses comprises at least one mobile lens allowing adjustment of the focal length authorizing several zoom levels selectable by the vehicle commander. The displacement of the movable lens is ensured by a motor, not shown.
  • the optical viewfinder 20 is provided with a motorization, symbolized at 23 and known in itself, making it possible to orient the periscope 21 in bearing around the axis A3 and possibly the orientable mirror in elevation.
  • the optical sight 20 also comprises, in a manner known per se, position sensors, such as angular encoders, making it possible to know the orientation of the periscope 21 in relative bearing around the axis A3 and that of the orientable mirror in elevation. The position sensors therefore make it possible to know the direction of the line of sight LV20 at any instant.
  • the motorization 23, the position sensors and the zoom motor are connected to a second electronic unit 32 connected to a control instrument 42, such as a joystick.
  • a control instrument 42 such as a joystick.
  • joystick type to allow the vehicle commander to send control signals to the second electronic unit 32 in order to orient the periscope 21 and the mirror, and to select the zoom level.
  • the shooting parameters here include the line of sight (the orientation of the periscope 21 around the axis A3 and of the mirror around the corresponding transverse axis) and the field covered by the group of lenses and visible by the output optical element 22 (zoom level).
  • the electronic unit 32 comprises in a manner known per se a processor and a memory containing computer programs that can be executed by the processor.
  • the first electronic unit 31 and the second electronic unit are connected to a third electronic unit 33 arranged for:
  • the electronic unit 33 comprises in a manner known per se a processor and a memory containing computer programs that can be executed by the processor.
  • the head of the vehicle uses the optical sight 20 (he commands, by means of the control instrument 42, the second electronic unit 32 to orient the line of sight LV20 in the direction that he wishes with a zoom level he wishes) and the shooting parameters of the optronic sight 10 are set by the electronic unit 31 to be identical to those of the optical sight 20.
  • the head of the vehicle uses the optronic sight 10 (he controls, by means of the control instrument 41, the first electronic unit 31 to orient the line of sight LV10 in the direction he wishes with a zoom level that he wishes) and the shooting parameters of the optical sight 20 are fixed by the electronic unit 32 to be identical to those of the optronic sight 10.
  • the first electronic unit 31 is for example programmed to orient automatically between the support 11 and the sensor block 12 so as to track the threats and/or targets (that is to say to point the support 11 and the sensor block 12, and therefore the weapon whose movements are slaved to those of the support 11 and of the sensor block 12, towards the threats and/or targets) or to ensure monitoring of the environment of the vehicle over a deflection given angle.
  • the captured images generally in the form of a video stream, are displayed on screen 50.
  • the optronic sight 10 is controlled to make acquisitions independently of the shooting parameters of the optical sight 20 while the optical sight 20 is used by the vehicle commander.
  • the first electronic unit 31 is arranged to point the optronic sight 10 in a direction different from that of the optical sight 20 and acquire images in this direction.
  • the shooting parameters are determined and communicated to the first electronic unit 31 by the third electronic unit 33.
  • the electronic unit 31 controls a scanning of the environment of the vehicle 1 over 360° (see FIG. 3) to form a panoramic image and, if the situation allows it, telemetry measurements to produce a cartography telemetry of the detected points of interest.
  • the third electronic unit 33 is programmed to process the images provided by the optronic sight 10, including detecting points and/or zones of interest and presenting to the vehicle manager information relating to the detected points or zones of interest.
  • the electronic unit 33 creates a panoramic image displayed on the screen 50 with the points of interest and the associated information.
  • the optical output element 22 is provided with a matrix of liquid crystals allowing the display of information on the optical output element 22 while allowing a vision by transparency of the scene seen through the lens group.
  • This information may include an upper or lower banner schematically representing a panorama of the environment with symbols representing the points of interest (for example a symbol for friends, a symbol for enemies, one for each element of the environment which can be encountered: road, building, river, cliff, ditch%) and information associated with each point of interest such as the distance obtained by telemetry.
  • the third electronic unit 33 is programmed to determine contextualization information making it possible to spatially link the information relating to the points of interest detected and the field covered by the optical viewfinder 20: for example, the electronic unit 33 symbolizes by a vertical line, in the displayed banner which here represents a 360° field, the line of sight of the optical sight 20 and, possibly, by a frame, the limits of the field covered over these 360° by the optical sight 20.
  • the third electronic unit 33 is programmed to report, on the liquid crystal matrix, the information (distance and symbol friend / enemy ...) relating to the points of interest appearing in the field covered by the optical viewfinder 20, at the place where they are in the viewed scene. Regarding these points of interest and the information concerning them, the third electronic unit 33 is advantageously programmed to, in autonomous operating mode, detect each target present in the field of the optronic sensor 10, evaluate a level of danger of each target based on target data, and updating the threat level periodically after a predetermined time.
  • the target data here is as follows:
  • the third electronic unit 33 is also programmed to, in autonomous operating mode, determine a priority level of the zones to be observed according to a level of complexity of each zone and/or a level of danger for each zone. The higher the number of points of interest in an area, the more complex the area. The more targets (or enemies, assuming not every enemy is considered a target) in an area, the more dangerous that area is.
  • the third electronic unit 33 displays, in the banner, areas with a priority number which depends on the level of danger and/or the level of complexity in such a way that the head of the vehicle can choose to carry out observations of these zones as a priority, by means of the optical sight 20.
  • the display of this information by the liquid crystal matrix is controlled by the electronic unit 33 and can be activated and deactivated by the head of the vehicle. Provision may be made for this information to remain displayed, or not, on the screen 50 when the display is deactivated on the liquid crystal matrix.
  • the device according to the invention also comprises particularly advantageous functionalities when several vehicles equipped with the device evolve in formation.
  • the head of the detachment controls the autonomous mode of operation of his device observation.
  • the third electronic unit 33 of the IA vehicle of the head of the detachment is programmed to: scan the space to be monitored by the optronic sight 10,
  • the detection of dangers comprises the step of forming a panoramic image Ip of the scanned environment and of processing this image in order to search therein for boundary lines F forming the zones of danger (image Ip').
  • the division of the space to be monitored into monitoring sectors includes the steps of defining densities of boundary lines.
  • the danger zone densities are calculated from the boundary line densities weighted according to a type of boundary defined by each of the boundary lines and/or by a distance of the boundary lines from the device. For example, if a relief or a forest is present at a short distance, the arrival of the enemy can be masked so that the danger represented by the corresponding border line is significant: the weighting coefficient is therefore high. On the other hand, if there is a large expanse of open space in the space to be monitored, the enemy can arrive from this side but their arrival can be detected at a long distance: the weighting coefficient is therefore average.
  • the third electronic unit 33 of the detachment leader's vehicle IA is programmed to assign a surveillance sector to the observation device of each of the other vehicles IB, IC and to communicate to each electronic unit 33 identification data of the sector which has been affected.
  • each electronic unit 33 is connected to a transceiver 60, for example of the radioelectric type, allowing the electronic units 33 to exchange data.
  • the third electronic unit 33 is programmed to update the calculation of the densities of danger zones and the corresponding breakdown of the sectors SI, S2, S3 to be monitored, depending on at least one of the following events:
  • the program executed by the third electronic unit 33 preferably comprises artificial intelligence modules.
  • a perception artificial intelligence module IA1 which is arranged to:
  • a decision-making artificial intelligence module IA2 which is arranged to interpret from a tactical point of view the information in question in order to determine priority areas of 'observation.
  • the positions and the classifications of the targets, and the priority areas of observation are exploited by a decision-making artificial intelligence module IA3 arranged to plan the surveillance from the information in question and to determine the shooting parameters which correspond to this planning and which are communicated to the first electronic unit 31.
  • the first electronic unit 31 sends status data from the optronic sight 10 to the decision-making artificial intelligence module IA3 and site, bearing and North data from the optronic sight 10 to the screen 50.
  • the decision-making artificial intelligence module IA3 sends information concerning the planning to the screen 50 and receives commands from the interfaces 41, 42 and from the touch screen part 50.
  • the device may have a structure different from that described in detail above.
  • the electronic units can belong to the same electronic circuit or to different electronic circuits.
  • Electronic units 31 and 32 can be connected to each other directly by electrical conductors or by radio link.
  • the autonomous optronic mode of operation may have only part of the above functionalities. For example, only one of the operating modes, in whole or in part, can be implemented.
  • the device can comprise one or more control instruments, in the form of one or more joysticks, a keyboard, an orientable ball.
  • the number and type of optronic sensors can be different from those described: one can have for example a day sensor and a night sensor, a light intensifier or a thermal camera...
  • the danger zones, the densities of danger zones and the levels of danger can be determined in a manner other than those described, for example by only taking into account the points of interest or the threats detected.
  • the platform on which the device of the invention is mounted can be a mobile platform—that is to say any type of land, water or air vehicle—or a fixed platform such as a building. In the case of a land vehicle, this vehicle can be wheeled or tracked, with or without a turret.

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Abstract

Dispositif d'observation comprenant un viseur optronique (10) orientable relié à une première unité électronique (31) agencée pour commander l 'acquisition selon des paramètres de prise de vue et un viseur optique (20) orientable relié à une deuxième unité électronique (32) agencée pour communiquer à la première unité électronique de commande des paramètres de prise de vue du viseur optique, la première unité électronique ayant un mode de fonctionnement esclave selon lequel le viseur optronique est commandé pour faire des acquisitions conformément aux paramètres de prise de vue du viseur optique et au moins un mode de fonctionnement autonome dans lequel le viseur optronique est commandé pour faire des acquisitions indépendamment des paramètres de prise de vue du viseur optique. Véhicule comportant un tel dispositif.

Description

DISPOSITIF D'OBSERVATION A VOIES OPTRONIQUE ET OPTIQUE INDEPENDANTES ET VEHICULE EQUIPE D'UN TEL DISPOSITIF
La présente invention concerne le domaine de l'observation et de la surveillance de l'environnement d'un véhicule tel qu'un véhicule militaire, et par exemple un véhicule militaire terrestre.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION II est connu des véhicules équipés d'un viseur optique (voie optique directe), comme un périscope, un épiscope ou une lunette optique permettant à un opérateur (chef du véhicule par exemple) d'observer l'environnement du véhicule, à courte, moyenne ou longue distance. Certains véhicules, en particulier ceux équipés d'un canon, sont également équipés d'un équipement optronique d'observation et de surveillance, par exemple un viseur optronique comprenant un support rotatif sur lequel sont montés des capteurs optroniques et un télémètre reliés à une unité électronique de commande également reliée à une motorisation du support. L'unité électronique de commande est programmée pour acquérir des images via les capteurs optroniques, y détecter des menaces et/ou des cibles et acquérir des informations relatives auxdites menaces et/ou cibles, telles que la distance, la position angulaire, la vitesse relative (on parle aussi d'acquisition d'objectifs)... L'unité électronique de commande est également programmée pour orienter automatiquement le support de manière à poursuivre les menaces et/ou cibles (c'est-à-dire à pointer le support, et donc l'arme dont les déplacements sont asservis à ceux du support, vers les menaces et/ou cibles) ou pour assurer une surveillance de l'environnement du véhicule sur un débattement angulaire donné. Une interface homme-machine est reliée à l'unité électronique de commande pour permettre à l'opérateur de sélectionner la ligne de visée, la voie spectrale (jour/nuit) et le champ couvert par les capteurs optroniques (niveau de zoom) . Le viseur optronique d'observation permet ainsi d'enrichir la connaissance qu'a l'opérateur de l'environnement de son véhicule et d'assurer une visée et donc des tirs plus précis que ne le permet le viseur optique.
Comme l'opérateur ne peut pas à la fois utiliser le viseur optique et le viseur optronique, il est prévu deux modes de fonctionnement : l'un dans lequel le viseur optique est utilisé par l'opérateur et le viseur optronique a ses paramètres de prise de vue (orientation et niveau de zoom notamment) calqués sur ceux du viseur optique (le viseur optronique est l'esclave de la lunette) ; l'autre dans lequel, à l'inverse, l'opérateur utilise le viseur optronique et le viseur optique est l'esclave du viseur optronique .
OBJET DE L'INVENTION
L'invention a notamment pour but d'améliorer les capacités d'observation et surveillance des opérateurs de tels véhicules.
RESUME DE L’INVENTION
A cet effet, on prévoit, selon l'invention un dispositif selon la revendication 1.
Ainsi, en mode de fonctionnement autonome, le viseur optronique continue ses acquisitions pendant que l'opérateur utilise le viseur optique, par exemple pour compléter les observations faites par l'opérateur via le viseur optique ou réaliser des observations automatiques pour soulager l'opérateur. Il est donc possible de fournir des informations supplémentaires à l'opérateur en limitant l'augmentation de la charge cognitive de l'opérateur.
L'invention concerne également un véhicule comportant une caisse surmontée d'un tel dispositif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier et non limitatif de 1'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
La figure 1 est une vue schématique de face d'un véhicule selon l'invention ;
La figure 2 est une vue schématique de face d'un dispositif d'observation selon l'invention ;
La figure 3 est une vue schématique de dessus montrant les étendues couvertes respectivement par le viseur optique et le viseur optronique en mode de fonctionnement autonome ;
La figure 4 est une vue schématique illustrant le découpage de l'étendue couverte par le viseur optronique en secteurs d'observation à partir d'une image panoramique fournie par le viseur optronique ; La figure 5 est un logigramme montrant le processus de commande du viseur optronique en mode de fonctionnement autonome.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 1 et 2, l'invention est ici décrite en application à un véhicule, généralement désigné en 1, comprenant une caisse 2 ici portée par des roues 3 et surmontée par une tourelle 4 armée d'un canon et montée sur la caisse 2 pour pivoter autour d'un axe AO sensiblement vertical lorsque le véhicule repose sur un plan horizontal. Le véhicule 1 est ici prévu pour un équipage d'au moins trois personnes, à savoir un conducteur, un tireur et un chef de véhicule. La tourelle 4 du véhicule 1 est équipée d'un dispositif d'observation d'un environnement du véhicule 1 par le chef de véhicule H. Nous nous intéressons ici au poste de commande du chef de véhicule mais il va sans dire que le poste du conducteur, et/ou le poste du tireur, peuvent être équipés d'un dispositif d'observation identique ou similaire, ou bénéficier des images procurées par celui du chef du véhicule.
Le dispositif d'observation comprend un équipement optronique, par exemple un viseur optronique 10 et un viseur optique 20.
Le viseur optronique 10 comprend un support 11qui est monté pour pivoter sur la surface supérieure de la tourelle 4 autour d'un axe Al parallèle à l'axe A0 et qui porte un bloc capteurs 12 monté sur le support 11 pour pivoter autour d'un axe A2 perpendiculaire à l'axe Al. Ainsi, le bloc capteurs 12, et donc la ligne de visée LV10 du viseur optronique 10, est orientable en gisement autour de l'axe Al et en site (ou élévation) autour de l'axe A2. Le viseur optronique 10 comprend une motorisation, symbolisée en 13 et connue en elle-même, permettant d'orienter le bloc capteurs 12 en gisement autour de l'axe Al et une motorisation embarquée sur le support 11, et connue en elle-même, permettant d'orienter le bloc capteurs 12 en site autour de l'axe A2. Le viseur optronique 10 comprend également, de façon connue en elle-même, des premiers capteurs de positions, comme des codeurs angulaires, permettant de connaître l'orientation du bloc capteurs 12 en gisement autour de l'axe Al et en site autour de l'axe A2. De préférence, le viseur électronique 10 comprend aussi, de façon connue en elle-même, des deuxièmes capteurs de position, comme des accéléromètres et des gyromètres, permettant de connaître la position du bloc capteurs 12 dans un repère de référence prédéterminé. Les capteurs de position permettent donc de connaître à chaque instant la direction de la ligne de visée LV10 du viseur optronique 10.
Le bloc capteurs 12 comprend ici un capteur optronique 14 et un télémètre 15. Le capteur optronique 14 comprend une voie jour et une voie nuit. Le capteur optronique 14, la motorisation 13 et les capteurs de position sont reliés à une première unité électronique 31 agencée pour commander l'acquisition d'images selon des paramètres de prise de vue. Les paramètres de prise de vue comprennent ici la ligne de visée (l'orientation du bloc capteurs 12 autour des axes Al et A2), la voie spectrale (jour/nuit) et le champ couvert par les capteurs optroniques (niveau de zoom). L'unité électronique 31 comprend de façon connue en elle- même un processeur et une mémoire contenant des programmes informatiques exécutables par le processeur.
Le télémètre 15 est lui aussi relié à la première unité électronique 31 qui est aussi agencée pour commander la réalisation de mesures télémétriques selon la ligne de visée LV10. Un instrument de commande 41, comme une manette de type joystick, est reliée à la première unité électronique 31 pour permettre au chef de véhicule d'envoyer des signaux de commande à la première unité électronique 31 afin d'orienter le bloc capteurs 12, de sélectionner la voie spectrale et le niveau de zoom, et de commander des mesures télémétriques . Le viseur optique 20 a ici la forme d'un périscope ou épiscope 21 monté sur le dessus de la tourelle 4 pour être orientable en gisement autour d'un axe A3 parallèle à l'axe A2. De manière connue en elle-même, le périscope 21 comprend un groupe de lentilles et des miroirs permettant au chef de véhicule de voir ce qui se trouve dans une ligne de visée LV20 du périscope 21, les rayons lumineux entrant dans le périscope 21 par un élément optique d'entrée situé à l'extérieur du véhicule et en sortant par un élément optique de sortie 22 situé à l'intérieur du char. L'un au moins des miroirs est ici orientable autour d'un axe perpendiculaire à l'axe A3 pour permettre d'orienter la ligne de visée en site autour dudit axe. Le groupe de lentilles comprend au moins une lentille mobile permettant un réglage de focale autorisant plusieurs niveaux de zoom sélectionnables par le chef de véhicule. Le déplacement de la lentille mobile est assuré par un moteur non représenté. Le viseur optique 20 est pourvu d'une motorisation, symbolisée en 23 et connue en elle-même, permettant d'orienter le périscope 21 en gisement autour de l'axe A3 et éventuellement le miroir orientable en site. Le viseur optique 20 comprend également, de façon connue en elle- même, des capteurs de positions, comme des codeurs angulaires, permettant de connaître l'orientation du périscope 21 en gisement autour de l'axe A3 et celle du miroir orientable en site. Les capteurs de position permettent donc de connaître la direction de la ligne de visée LV20 à chaque instant.
La motorisation 23, les capteurs de position et le moteur de zoom sont reliés à une deuxième unité électronique 32 relié à un instrument de commande 42, comme une manette de type joystick, pour permettre au chef de véhicule d'envoyer des signaux de commande à la deuxième unité électronique 32 afin d'orienter le périscope 21 et le miroir, et de sélectionner le niveau de zoom. Les paramètres de prise de vue comprennent ici la ligne de visée (l'orientation du périscope 21 autour de l'axe A3 et du miroir autour de l'axe transversal correspondant) et le champ couvert par le groupe de lentilles et visible par l'élément optique de sortie 22 (niveau de zoom). L'unité électronique 32 comprend de façon connue en elle-même un processeur et une mémoire contenant des programmes informatiques exécutables par le processeur.
La première unité électronique 31 et la deuxième unité électronique sont reliées à une troisième unité électronique 33 agencée pour :
- traiter les images fournies par les capteurs optroniques ;
- permettre au chef de véhicule de sélectionner un mode de fonctionnement entre un mode de fonctionnement optique maître/optronique esclave, un mode de fonctionnement optique esclave/optronique maître, et un mode de fonctionnement optronique autonome ;
- transmettre à l'unité électronique 31 les paramètres de prise de vue reçus de l'unité électronique 32 lorsque le mode de fonctionnement sélectionné est le mode de fonctionnement optique maître/optronique esclave ;
- transmettre à l'unité électronique 32 les paramètres de prise de vue reçus de l'unité électronique 31 lorsque le mode de fonctionnement sélectionné est le mode de fonctionnement optique esclave/optronique maître ;
- afficher sur un dispositif d'affichage (de préférence un écran tactile) 50 relié à l'unité électronique 33 et situé au voisinage du chef de véhicule, les images fournies par les capteurs optroniques et traitées, ainsi que les mesures télémétriques, lorsque le mode de fonctionnement sélectionné est le mode de fonctionnement optique esclave/optronique maître. L'unité électronique 33 comprend de façon connue en elle- même un processeur et une mémoire contenant des programmes informatiques exécutables par le processeur.
En mode de fonctionnement optique maître/optronique esclave, le chef du véhicule utilise le viseur optique 20 (il commande, au moyen de l'instrument de commande 42, la deuxième unité électronique 32 pour orienter la ligne de visée LV20 dans la direction qu'il souhaite avec un niveau de zoom qu'il souhaite) et les paramètres de prise de vue du viseur optronique 10 sont fixés par l'unité électronique 31 pour être identiques à ceux du viseur optique 20. En mode de fonctionnement optique esclave/optronique maître, le chef du véhicule utilise le viseur optronique 10 (il commande, au moyen de l'instrument de commande 41, la première unité électronique 31 pour orienter la ligne de visée LV10 dans la direction qu'il souhaite avec un niveau de zoom qu'il souhaite) et les paramètres de prise de vue du viseur optique 20 sont fixés par l'unité électronique 32 pour être identiques à ceux du viseur optronique 10. La première unité électronique 31 est par exemple programmée pour orienter automatiquement le support 11 et le bloc capteurs 12 de manière à poursuivre les menaces et/ou cibles (c'est-à-dire à pointer le support 11 et le bloc capteurs 12, et donc l'arme dont les déplacements sont asservis à ceux du support 11 et du bloc capteurs 12, vers les menaces et/ou cibles) ou pour assurer une surveillance de l'environnement du véhicule sur un débattement angulaire donné. Les images capturées, généralement sous la forme d'un flux vidéo, sont affichées sur 1'écran 50.
Ces deux modes de fonctionnement, ainsi que les traitements réalisés sur les images fournies par les capteurs optroniques, sont connus en eux-mêmes et ne seront pas plus détaillés ici.
En mode de fonctionnement optronique autonome, et conformément à l'invention, le viseur optronique 10 est commandé pour faire des acquisitions indépendamment des paramètres de prise de vue du viseur optique 20 alors que le viseur optique 20 est utilisé par le chef de véhicule. En particulier, la première unité électronique 31 est agencée pour pointer le viseur optronique 10 dans une direction différente de celle du viseur optique 20 et acquérir des images dans cette direction. Les paramètres de prise de vue sont déterminés et communiqués à la première unité électronique 31 par la troisième unité électronique 33.
Selon un premier mode opératoire, l'unité électronique 31 commande un balayage de l'environnement du véhicule 1 sur 360° (voir la figure 3) pour former une image panoramique et, si la situation le permet, des mesures télémétriques pour réaliser une cartographie télémétrique des points d'intérêt détectés.
La troisième unité électronique 33 est programmée pour traiter les images fournies par le viseur optronique 10, y détecter des points et/ou des zones d'intérêt et présenter au chef de véhicule des informations relatives aux points ou zones d'intérêt détectés. De préférence, l'unité électronique 33 crée une image panoramique affichée sur l'écran 50 avec les points d'intérêt et les informations associées. De manière particulièrement avantageuse, l'élément optique de sortie 22 est pourvu d'une matrice de cristaux liquide permettant l'affichage d'informations sur l'élément optique de sortie 22 tout en autorisant une vision par transparence de la scène vue à travers le groupe de lentilles. Ces informations peuvent comprendre un bandeau supérieur ou inférieur représentant schématiquement un panoramique de l'environnement avec des symboles représentant les points d'intérêts (par exemple un symbole pour les amis, un symbole pour les ennemis, un pour chaque élément de l'environnement qui peut être rencontré : route, bâtiment, rivière, falaise, fossé...) et des informations associées à chaque point d'intérêt comme la distance obtenue par télémétrie. La troisième unité électronique 33 est programmée pour déterminer des informations de contextualisation permettant de relier spatialement les informations relatives aux points d'intérêt détectés et le champ couvert par le viseur optique 20 : par exemple, l'unité électronique 33 symbolise par une ligne verticale, dans le bandeau affiché qui représente ici un champ de 360°, la ligne de visée du viseur optique 20 et, éventuellement, par un cadre, les limites du champ couvert sur ces 360° par le viseur optique 20. Avantageusement, la troisième unité électronique 33 est programmée pour reporter, sur la matrice à cristaux liquide, les informations (distance et symbole ami/ennemi...) relatives aux points d'intérêt apparaissant dans le champ couvert par le viseur optique 20, à l'endroit où ils se trouvent dans la scène visualisée . A propos de ces points d'intérêt et les informations qui les concernent, la troisième unité électronique 33 est avantageusement programmée pour, en mode de fonctionnement autonome, détecter chaque cible présente dans le champ du capteur optronique 10, évaluer un niveau de dangerosité de chaque cible en fonction de données de la cible, et mettre à jour le niveau de menace périodiquement au bout d'une durée prédéterminée. Les données de cible sont ici les suivantes :
- un type de cible à partir d'une bibliothèque de cibles,
- une position de la cible,
- une trajectoire de la cible,
- une orientation d'arme de la cible.
Selon une version avantageuse de l'invention, la troisième unité électronique 33 est également programmée pour, en mode de fonctionnement autonome, déterminer un niveau de priorité des zones à observer en fonction d'un niveau de complexité de chaque zone et/ou d'un niveau de dangerosité de chaque zone. Plus le nombre de points d'intérêts dans une zone est élevé, plus la zone est complexe. Plus le nombre de cibles (ou d'ennemis, dans l'hypothèse où chaque ennemi n'est pas considéré comme une cible) dans une zone est élevé, plus cette zone est dangereuse. La troisième unité électronique 33 affiche alors, dans le bandeau, des zones avec un numéro de priorité qui dépend du niveau de dangerosité et/ou du niveau de complexité de telle manière que le chef de véhicule peut choisir de réaliser des observations de ces zones en priorité, au moyen du viseur optique 20.
L'affichage de ces informations par la matrice à cristaux liquides est commandé par l'unité électronique 33 et est activable et désactivable par le chef de véhicule. Il peut être prévu que ces informations restent affichées, ou pas, sur l'écran 50 lorsque l'affichage est désactivé sur la matrice à cristaux liquides. Le dispositif selon l'invention comporte également des fonctionnalités particulièrement avantageuses lorsque plusieurs véhicules équipés du dispositif évoluent en formation.
En référence plus particulièrement à la figure 4 et selon un deuxième mode opératoire, en considérant un détachement de trois véhicules IA, IB, IC arrivant en regard d'un espace à surveiller, le chef du détachement commande le mode de fonctionnement autonome de son dispositif d'observation. La troisième unité électronique 33 du véhicule IA du chef du détachement est programmée pour : faire balayer l'espace à surveiller par le viseur optronique 10,
- détecter dans l'environnement balayé des zones de danger, et - découper l'environnement balayé en une pluralité de secteurs de surveillance SI, S2, S3 ayant des densités de zones de danger équivalentes.
Dans le présent exemple, la détection de dangers comprend l'étape de former une image panoramique Ip de l'environnement balayé et de traiter cette image pour y rechercher des lignes frontières F formant les zones de danger (image Ip').
Le découpage de l'espace à surveiller en secteurs de surveillance comprend les étapes de définir des densités de lignes frontières. Les densités de zones de danger sont calculées à partir des densités de lignes frontières pondérées en fonction d'un type de frontière défini par chacune des lignes de frontières et/ou par une distance des lignes de frontière par rapport au dispositif. Par exemple, si un relief ou une forêt est présente à courte distance, l'arrivée de l'ennemi peut être masquée de sorte que le danger représenté par la ligne frontière correspondante est important : le coefficient de pondération est donc élevé. En revanche, si dans l'espace à surveiller se trouve une grande étendue à découvert, l'ennemi peut arriver de ce côté mais son arrivée peut être détectée à longue distance : le coefficient de pondération est donc moyen.
Enfin, si un relief infranchissable se trouve dans un secteur, l'arrivée de l'ennemi n'est pas possible : le coefficient de pondération est donc faible.
La troisième unité électronique 33 du véhicule IA du chef du détachement est programmée pour affecter un secteur de surveillance au dispositif d'observation de chacun des autres véhicules IB, IC et pour communiquer à chaque unité électronique 33 des données d'identification du secteur qui lui a été affecté. A cette fin, chaque unité électronique 33 est reliée à un émetteur récepteur 60, par exemple de type radioélectrique, permettant aux unités électroniques 33 d'échanger des données.
La troisième unité électronique 33 est programmée pour actualiser le calcul des densités de zones de danger et le découpage correspondant des secteurs SI, S2, S3 à surveiller, en fonction de l'un au moins des évènements suivant :
- modification du nombre de véhicules voisins équipés d'un dispositif d'observation (par exemple du fait de la mise hors service d'un dispositif ou de l'arrivée d'un nouveau véhicule équipé d'un dispositif d'observation compatible) ;
- réception d'un signal d'horloge assurant une périodicité prédéterminée de l'actualisation ;
- accroissement ou réduction de la densité de zones de danger dans un secteur.
Le programme exécuté par la troisième unité électronique 33 comprend de préférence des modules d'intelligence artificielle.
Ainsi, les images capturées et les mesures télémétriques effectuées par le viseur optronique 10 en mode de fonctionnement autonome sont traitées par un module d'intelligence artificielle de perception IA1 qui est agencé pour :
- détecter des cibles,
- déterminer les positions des cibles,
- déterminer une classification des cibles en éléments tactiques, - former des images dans lesquelles sont mises en évidences les cibles,
- détecter des points d'intérêt,
- déterminer les positions des points d'intérêt,
- déterminer une classification des points d'intérêts,
- déterminer l'âge de la dernière observation de chaque point d'intérêt. La position des points d'intérêt, leur classification et les informations de validité temporelle sont exploités par un module d'intelligence artificielle décisionnelle IA2 qui est agencé pour interpréter d'un point de vue tactique les informations en question afin de déterminer des zones prioritaires d'observation.
Les positions et les classifications des cibles, et les zones prioritaires d'observation sont exploitées par un module d'intelligence artificielle décisionnelle IA3 agencé pour planifier la surveillance à partir des informations en question et pour déterminer les paramètres de prise de vue qui correspondent à cette planification et qui sont communiqués à la première unité électronique 31. La première unité électronique 31 renvoie des données d'état du viseur optronique 10 au module d'intelligence artificielle décisionnelle IA3 et des données de site, gisement et Nord du viseur optronique 10 à l'écran 50.
Le module d'intelligence artificielle décisionnelle IA3 envoie des informations concernant la planification à l'écran 50 et reçoit des commandes des interfaces 41, 42 et de la partie tactile de l'écran 50.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.
En particulier, le dispositif peut avoir une structure différente de celle décrite en détail ci-dessus.
Les unités électroniques peuvent appartenir à un même circuit électronique ou à des circuits électroniques différents.
Les unités électroniques 31 et 32 peuvent être reliées l'une à l'autre directement par des conducteurs électriques ou par liaison radioélectrique.
Le mode de fonctionnement optronique autonome peut n'avoir qu'une partie des fonctionnalités ci-dessus. Par exemple, seul l'un des modes opératoires, en tout ou partie, peut être mis en œuvre.
Le dispositif peut comprendre un ou plusieurs instruments de commande, sous la forme d'une ou plusieurs mannettes, un clavier, une boule orientable... Le nombre et le type de capteurs optroniques peuvent être différents de ceux décrits : on peut avoir par exemple un capteur jour et un capteur nuit, un intensificateur de lumière ou une caméra thermique...
Les zones de danger, les densités de zones de danger et les niveaux de dangerosité peuvent être déterminés d'une autre manière que celles décrites par exemple en ne tenant compte que des points d'intérêts ou des menaces détectées. La plateforme sur laquelle est monté le dispositif de l'invention peut être une plateforme mobile - c'est-à-dire tout type de véhicule terrestre, nautique, aérien - ou une plateforme fixe tel qu'un bâtiment. Dans le cas d'un véhicule terrestre, ce véhicule peut être à roues ou à chenilles, avec ou sans tourelle.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'observation d'un environnement d'une plateforme (1) sur laquelle le dispositif est monté, le dispositif comprenant un équipement optronique (10) et un viseur optique (20), le viseur optronique comprenant un support (11) rotatif qui porte au moins un capteur optronique (14) et qui est équipé d'une motorisation (13) permettant d'orienter le capteur optronique, le capteur optronique et la motorisation étant reliés à une première unité électronique (31) agencée pour commander l'acquisition selon des paramètres de prise de vue, le viseur optique étant orientable et relié à une deuxième unité électronique (32) agencée pour communiquer à la première unité électronique de commande des paramètres de prise de vue du viseur optique, la première unité électronique ayant un mode de fonctionnement esclave selon lequel l'équipement optronique est commandé pour faire des acquisitions conformément aux paramètres de prise de vue du viseur optique quand le viseur optique est utilisé par un opérateur, caractérisé en ce que la première unité électronique est agencée pour avoir au moins un mode de fonctionnement autonome dans lequel l'équipement optronique est commandé pour faire des acquisitions indépendamment des paramètres de prise de vue du viseur optique alors que le viseur optique est utilisé par un opérateur.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel, en mode de fonctionnement autonome, l'équipement optronique (10) est commandé pour être pointé dans une direction différente de celle du viseur optique (20) et le dispositif comprend une troisième unité électronique (33) agencée pour traiter les images fournies par l'équipement optronique, y détecter des points et/ou zones d'intérêt et présenter à l'opérateur des informations relatives aux points et/ou zones d'intérêt détectés.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l'équipement optronique (10) comprend un télémètre (15) et la première unité électronique (31) commande, en mode de fonctionnement autonome, l'équipement optronique pour réaliser une cartographie télémétrique des points d'intérêt détectés.
4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la troisième unité électronique (33) est agencée pour, en mode de fonctionnement autonome, présenter les informations sur un écran (50) voisin d'une sortie (22) du viseur optique (20).
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la troisième unité électronique (33) est agencée pour que la présentation des informations relatives aux points et/ou zones d'intérêt détectés soit activable et désactivable par l'opérateur.
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la troisième unité électronique (33) est agencée pour déterminer des informations de contextualisation permettant de relier spatialement les informations relatives aux points et/ou zones d'intérêt détectés et le champ couvert par le viseur optique (20) et pour présenter les informations de contextualisation avec les informations relatives aux points d'intérêt détectés dans le champ couvert par le viseur optique.
7. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la première unité électronique (31) est agencée pour, en mode de fonctionnement autonome, commander l'équipement optronique (10) pour effectuer un balayage de 1'environnement.
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel la troisième unité électronique (33) est agencée pour détecter dans l'environnement balayé des zones de danger.
9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel la troisième unité électronique (33) est agencée pour découper l'environnement balayé en une pluralité de secteurs de surveillance (SI, S2, S3) ayant des densités de zones de danger équivalentes.
10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la détection de dangers comprend l'étape de former une image panoramique (Ip) de l'environnement balayé et d'y rechercher des lignes frontières (F) formant les zones de danger, et le découpage en secteurs de surveillance (SI, S2, S3) comprend les étapes de définir des densités de lignes frontières.
11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel les densités de zones de danger sont calculées à partir des densités de lignes frontières pondérées en fonction d'un type de frontière défini par les lignes frontières et/ou par une distance des lignes frontières par rapport au dispositif.
12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel la troisième unité électronique (33) est agencée pour affecter un secteur de surveillance (SI, S2, S3) à au moins un dispositif d'observation monté sur une plateforme voisine (IA, IB, IC) et est reliée à un organe de communication (60 ) avec ledit au moins un dispositif d'observation monté sur une plateforme voisine pour lui transmettre des données d'identification du secteur de surveillance qui lui a été affecté.
13. Dispositif selon la revendication 12, dans lequel la troisième unité électronique (33) est agencée pour actualiser le calcul des densités de zones de danger et le découpage correspondant des secteurs à surveiller (SI, S2, S3), en fonction de l'un au moins des évènements suivant :
- modification du nombre de dispositifs montés sur des plateformes voisines ;
- réception d'un signal d'horloge assurant une périodicité prédéterminée de l'actualisation ;
- accroissement ou réduction de la densité de zones de danger dans un des secteurs à surveiller.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications
2 à 13, dans lequel la troisième unité électronique (33) est agencée pour, en mode de fonctionnement autonome, détecter chaque cible présente dans le champ de l'équipement optronique (10), évaluer un niveau de dangerosité de chaque cible en fonction de données de la cible, mettre à jour le niveau de menace périodiquement au bout d'une durée prédéterminée.
15. Dispositif selon la revendication 14, dans lequel la troisième unité électronique (33) est agencée pour déterminer les données de cible suivant :
- un type de cible à partir d'une bibliothèque de cibles,
- une position de la cible,
- une trajectoire de la cible, - une orientation d'arme de la cible.
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 15, dans lequel la troisième unité électronique (33) est agencée pour, en mode de fonctionnement autonome, déterminer un niveau de priorité des zones à observer en fonction d'un niveau de complexité de chaque zone et/ou d'un niveau de dangerosité de chaque zone.
17. Véhicule (1) ayant une caisse (2) surmontée par un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.
18. Véhicule (1) selon la revendicationl7, dans lequel le dispositif est monté sur une tourelle (4) montée pour pivoter sur la caisse (2).
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