ES2975079T3 - Dispositivo visual para la designación de objetivos y procedimiento de designación de objetivo usando dicho dispositivo - Google Patents

Abstract

Dispositivo señalador para la designación de objetivos que comprende un órgano de mira directa (D), asociado a un conjunto giroscópico (G) de tres ejes no paralelos entre sí y acoplado, por un lado, a unos medios de análisis. las señales provenientes del dispositivo de puntería, siendo dichos medios capaces de determinar la dirección entre el órgano de puntería y dichos objetivos y transmitirla a una estación de control remoto equipada con medios de acción y, - por otra parte, a unos medios de registro (2) de la unidad giroscópica, caracterizada porque comprende además medios de adquisición (A) de imágenes que garantizan el disparo de los objetivos, estando dichos medios de adquisición asociados con el miembro de mira directa (D) y acoplados a medios de procesamiento de imágenes de software y a medios de visualización (E) de dichas imágenes. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo visual para la designación de objetivos y procedimiento de designación de objetivo usando dicho dispositivo

La invención se refiere a un dispositivo para la designación de objetivos así como a un procedimiento de designación de objetivo.

Descripción de la invención

Existen dispositivos de puntería para la designación de objetivos destinados a proporcionar a los sistemas de armas de navíos armados o de combate, las coordenadas angulares en el espacio de dianas aéreas, terrestres o marítimas, detectadas visualmente por un operario en situación de vigilancia susceptibles de constituir amenazas.

Estos dispositivos se usan tradicionalmente en el contexto de la vigilancia realizada por un operario de defensa sin instrumentos. El operario procede a la adquisición de la diana haciendo coincidir el objetivo con un punto luminoso o una retícula que aparece en el visor y designa la diana pulsando a continuación un botón de validación.

Este tipo de dispositivos constituyen en la actualidad, frente al aumento de las amenazas asimétricas, un medio indispensable de autodefensa de los navíos militares, como último recurso, y como complemento de los sistemas automáticos embarcados que funcionan mediante detección electromagnética (radares) y/u optrónica (torretas de infrarrojos/visible).

Un dispositivo de este tipo, tal como el descrito en la patente FR2758625 y denominado “ DOU”“ designador de objetivo de emergencia”o QPD(“ Quick Pointing Device” )comprende medios de mira constituidos por tres girómetros de fibras ópticas (o FOG“ Fiber Optics Gyrometer” )y por medios de procesamiento de las señales procedentes de los medios de mira. Los girómetros permiten identificar los tres ejes de rotación que pasan por la diana y deducir a partir de los mismos su dirección en un sistema de referencia predefinido del espacio. Estos datos se transmiten a un puesto de control y de mando (por ejemplo, la central de operaciones de un navío de combate) y permiten a medios de acción, tales como un sistema de dirección de tiro, garantizar una localización y un seguimiento precisos de la diana que debe vigilarse y, dado el caso, neutralizarla.

Los documentos FR2824132, FR2852405 y FR2929700 describen otros dispositivos de mira y de puntería de dianas que presentan al menos algunas de las características definidas en el preámbulo de la reivindicación 1.

Con el fin de compensar la deriva de los girómetros, el dispositivo debe reajustarse sobre su soporte a intervalos regulares (al cabo de algunos minutos) para conservar su precisión, lo cual necesita interrumpir la vigilancia.

Además, el operario que usa este dispositivo portátil debe apuntar a la diana haciéndola coincidir, en los medios de miras ópticas, con un punto luminoso. Ahora bien, teniendo en cuenta la inestabilidad debida a los movimientos de plataforma, la cinemática de la diana y eventuales temblores del operario, esta puntería mediante enfoque resulta con frecuencia ser insuficientemente precisa y/o difícil de ejecutar. Esta dificultad aumenta en caso de mala visibilidad de superficie, de deslumbramiento, de reflexión especular o incluso en situación nocturna ya que, en tales circunstancias, la agudeza visual del operario y la precisión de la puntería se encuentran notablemente reducidas.

Los dispositivos DOU (oQPD)conocidos sólo proporcionan la dirección de la diana y, entonces, la distancia de la diana es el parámetro que falta para seguir la diana con precisión y realizar satisfactoriamente eventuales acciones de neutralización.

Por otro lado, los dispositivos existentes, aunque ofrecen la posibilidad de añadir equipos adicionales de mira al dispositivo de puntería DOU (tales como lentes de aumento o sensores de visión nocturna (térmica) o de intensificación de la luz), no están adaptados para recibir conjuntamente varios equipos adicionales. La adición o la permutación de estos equipos que presentan su propia interfaz requiere una acción de montaje / desmontaje mecánico que conlleva una degradación del alineamiento y reduce la precisión de la mira.

Además, los dispositivos de DOU no comprenden ni medios de comunicación que permitan transmitir información del puesto de control al operario ni medios de comunicación que permitan subir observaciones de este último hacia el puesto de control.

Finalmente, los dispositivos conocidos no comprenden medios que permitan grabar y hacer una copia de seguridad de las secuencias de designación de objetivos, lo cual priva al mando de una realimentación y de pruebas jurídicas.

Un aspecto de la invención se refiere a remediar estos problemas técnicos proponiendo un dispositivo definido por el objeto de la reivindicación 1.

Según una realización preferible, el dispositivo comprende, por un lado, un aparato de puntería portátil que integra el elemento de mira, la unidad giroscópica, los medios de análisis de las señales procedentes del elemento de mira así como los medios de adquisición y de visualización de las imágenes y, por otro lado, una carcasa de soporte dotada de los medios de reajuste del aparato de puntería.

Según una variante específica, el aparato de puntería comprende al menos una mango de maniobra dotado de un elemento de control conectado a al menos un elemento tubular que recibe dichos medios de adquisición de imágenes y dichos medios de visualización de las imágenes y que porta un elemento de fijación amovible del elemento de mira directa.

Según una variante particular, el aparato de puntería comprende dos mangos de maniobra sustancialmente paralelos, inclinados hacia arriba y hacia delante, estando conectados a dos elementos tubulares, respectivamente, superior e inferior de ejes longitudinales paralelos.

Según otra variante ventajosa, los medios de reajuste comprenden una carcasa de soporte y de reajuste mecánico del aparato de puntería dotada de medios de sujeción amovibles de dicho aparato, de un calculador interno, de una interfaz electrónica de contacto que garantiza la comunicación del aparato con el puesto de control y de medios de alimentación eléctrica.

Según una variante alternativa, los medios de reajuste están integrados en los medios de procesamiento de imágenes. Según una variante específica, los medios de sujeción comprenden un conjunto de ranuras longitudinales portadas por los flancos del aparato de localización y destinadas a actuar conjuntamente mediante deslizamiento con un conjunto de piñones, al menos parcialmente metálicos, portados por el fondo de la carcasa y que garantizan la interfaz mecánica de contacto con dicho aparato.

Dado el caso, el aparato de localización está dotado de una culata.

Preferiblemente, los dos mangos están inclinados con respecto a los ejes de los elementos tubulares.

Según otra característica, el aparato de localización comprende dos elementos de control, constituidos, respectivamente, por un gatillo y por una palanca de mando.

Según aún otra característica, los medios de adquisición de las imágenes comprenden al menos una cámara de vídeo. Preferiblemente, estos medios de adquisición de las imágenes comprenden al menos dos cámaras de vídeo, entre ellas una cámara de visión nocturna, por ejemplo, una cámara de infrarrojos o una cámara de intensificación de la luz. Al menos una de dichas cámaras está equipada con un aumento y con un filtro de estabilización de la imagen. Ventajosamente, los medios de adquisición de las imágenes están asociados a medios de grabación de dichas imágenes con su ubicación y su fechado.

Según una variante de realización, los medios de visualización de las imágenes comprenden una pantalla de vídeo montada en las inmediaciones del elemento de mira.

Ventajosamente, según la invención, está previsto que los medios de visualización puedan recibir información procedente a la vez de los medios de adquisición de las imágenes y del puesto de control remoto.

Ventajosamente, el dispositivo comprende, además, un micrófono y un altavoz y un zumbador.

Según aún otra variante, la unidad giroscópica comprende sensores de MEM que combinan los girómetros con acelerómetros.

Ventajosamente, el elemento de mira está asociado a un telémetro de láser que permite la medición de la distancia hasta los objetivos.

Preferiblemente, está previsto que los medios de adquisición de imágenes permitan su fusión en los medios de visualización.

Otro aspecto de la invención se refiere al uso del dispositivo de puntería según una de las reivindicaciones 1 a 21 por un operario a partir de un navío o de una plataforma en alta mar con vistas a la detección y la neutralización de dianas marítimas o aéreas.

El dispositivo de puntería de la invención funciona en un modo intuitivo y, por tanto, puede calificarse“ Intuitive Pointing Device"o IPD.

Aprovechando los últimos avances tecnológicos en el procesamiento de imágenes, la visión aumentada, sistemas inerciales a base de FOG (Fiber Optic Gyrometers) y/o de MEM (Micro-Electro-Mechanical Systems), el perfeccionamiento aportado por la invención a los dispositivos de puntería o de localización tradicionales permite mejorar sus cualidades operativas para la designación de objetivo de emergencia y ser compatibles, por un lado, con los sistemas de combate navales de última generación y, por otro lado, con los sistemas futuros duales de protección civil de los navíos mercantiles y de las plataformas en alta mar.

Al disponer, además, de medios de puntería y de visualización integrados en un aparato portátil ligero, compacto y de pequeñas dimensiones y, adicionalmente, de medios de soporte y de reajuste ergonómicos en forma de una carcasa estanca, el dispositivo de la invención está mejor equilibrado y permite un uso más intuitivo por el personal de vigilancia.

El dispositivo de la invención comprende un aparato de puntería y una carcasa de soporte y de reajuste mecánico. Puede usarse tanto en un espacio confinado como en el exterior. Además de las funciones tradicionales del DOU/QPD, que son la visión óptica directa que permite la adquisición de una diana y el cálculo de la línea de mira a partir de los datos del triedro girométrico (usandoFOGoMEM)que permite su designación, el dispositivo de la invención integra un nuevo sistema de puntería que mejora el uso operativo de la designación de objetivo de emergencia ofreciendo nuevas funcionalidades.

El aparato de puntería del dispositivo de la invención presenta una ergonomía que ofrece una sujeción con una o dos manos más estable (del tipo arma ligera) que los dispositivos tradicionales. Además, la toma de imágenes de vídeo permite detectar la diana en la imagen cerca del retículo y servirse de la misma para el seguimiento del objetivo en la imagen. Por tanto, este modo de seguimiento permite liberarse de los temblores del operario y de las desviaciones de mira.

Además, el dispositivo de adquisición de objetivo de la invención permite conocer no sólo la dirección sino también la distancia de la diana y emprender de ese modo las acciones de neutralización con mayor precisión.

Este dispositivo también comprende medios que garantizan la transmisión en tiempo real de las tomas de imágenes de vídeo del objetivo y de las secuencias de audio a una central de operaciones remota y que ofrecen la posibilidad de grabar y de visualizar de nuevo esta información posteriormente y, a la inversa, la transmisión al operario de información de asistencia procedente de puestos remotos o de sensores con indicadores que facilitan el encuentro con el objetivo sin interrumpir su puntería.

Finalmente, el dispositivo de la invención ofrece varias opciones de corrección de la deriva sin necesidad de realizar un reajuste físico.

Breve descripción de las figuras

Otras características y ventajas de la invención se desprenderán de la lectura de la siguiente descripción, haciendo referencia a las figuras adjuntas y detalladas a continuación.

La figura 1 es un esquema sinóptico de los medios de hardware que constituyen una realización del dispositivo de la invención.

La figura 2 es un esquema sinóptico de los medios funcionales de una realización del dispositivo de la invención.

La figura 3 es un esquema sinóptico de los medios de software usados en una realización del dispositivo de la invención.

Las figuras 4A y 4B son vistas en perspectiva de una realización preferible del aparato de puntería usado en el dispositivo de la invención.

Las figuras 5A y 5B son vistas, respectivamente, de perfil en despiece ordenado parcial y en perspectiva, de una realización preferible de la carcasa de soporte y de reajuste usada en el dispositivo de la invención.

Para mayor claridad, elementos idénticos o similares se indican mediante símbolos de referencia idénticos en el conjunto de las figuras.

Descripción detallada de realizaciones

Naturalmente, las realizaciones ilustradas por las figuras presentadas a continuación y descritas a continuación sólo se facilitan a título de ejemplos no limitativos. Se prevé explícitamente que puedan combinarse entre sí estos diferentes modos para proponer otros.

El dispositivo de la invención está destinado a la designación de objetivos, es decir, concretamente, a la adquisición de la posición y de la dirección de dianas situadas en el entorno de un operario, con vistas a su vigilancia y a su eventual neutralización.

De manera general y tradicional, y tal como se ilustra mediante el esquema de la figura 1, este dispositivo comprende un elemento de mira directa D usado por un operario en situación de vigilancia. Este elemento de mira está asociado a una unidad giroscópica G (representada esquemáticamente en la figura 1) o triedro girométrico, a tres ejes no paralelos y, de manera preferible, sustancialmente perpendiculares entre sí y está acoplado a medios de análisis de las señales procedentes de la mira que están adaptadas para determinar la dirección entre el elemento de mira y la diana materializando el objetivo y para transmitirlo al puesto de control y/o de mando remoto dotado de medios de acción (sistema de dirección de tiro, ...).

Las referencias mencionadas en la figura 1 corresponden a los siguientes elementos:

CMS:Combat management system(gestión del sistema de combate)

CO: PC o central de operaciones

GPIO:General Purpose input/output(entradas/salidas)

HDMI:High definition multimedia interface

Enlace: Enlace entre equipos (Ethernet, Bluetooth, Wifi, serie, ...)

NAV: sistema de navegación del navío (proporciona concretamente el rumbo, alabeo, cabeceo del portador)

NTP:Network time protocol(sincronización de los intercambios con sello de tiempo)

USB:Universal serial bus

Preferiblemente, la unidad giroscópica G comprende un triedro girométrico a base de sensores FOG o MEM eventualmente combinados con acelerómetros (sensores inerciales) y el elemento de mira D está asociado, dado el caso, a un telémetro de láser que permite la medición de la distancia hasta el objetivo seleccionado como diana.

El dispositivo de puntería comprende, además, medios de adquisición de imágenes A que garantizan tomas de imágenes, preferiblemente de vídeo, de uno o varios objetivos sucesivos. Estos medios de adquisición de imágenes de vídeo están asociados al elemento de mira directa D y acoplados a medios de software de procesamiento de las imágenes y a medios de visualización E de estas imágenes.

En la realización ilustrada por las figuras 4A y 4B, el dispositivo de la invención comprende un aparato de puntería portátil 1 que comprende al menos uno, y en este caso dos, mangos 11, 12 de maniobra dotados de al menos un elemento de control. Los mangos 11, 12 garantizan la unión con al menos un elemento tubular y, en este caso, un elemento tubular superior 1a y un elemento tubular inferior 1b orientados según dos ejes longitudinales paralelos. Al menos uno de estos dos elementos, y en este caso el elemento superior 1a, recibe los medios de adquisición A de imágenes y los medios de visualización E de estas imágenes que permiten su visualización en tiempo real por el operario.

El elemento superior 1a porta, además, elementos de fijación amovible y ajustable 10 del elemento de mira directa D y de equipos adicionales. Estos elementos de fijación están constituidos por ranuras longitudinales ranuradas 15 que forman carriles , por ejemplo del tipo “Picatinny” (norma MIL-STD 1913 carril). Estos carriles están dotados de conectores eléctricos que permiten la conexión complementaria, en el elemento tubular superior 1, de equipos adicionales electrónicos (figuras 4A, 4B).

En una variante no representada, el aparato de puntería 1 está dotado de una culata que mejora su agarre y su estabilización mediante apoyo en el hombro del operario.

Los dos mangos 11, 12 del aparato de puntería están inclinados de abajo hacia arriba y hacia delante con respecto a los ejes de los elementos tubulares, respectivamente, superior 1a e inferior 1b con el fin de facilitar la mira.

En este caso, los mangos portan dos elementos de control, constituidos, respectivamente, por un gatillo 13 y por una palanca de mando corta 14 de tipo“joystick".

Los medios de visualización E de las imágenes están constituidos por una pantalla de vídeo montada en las inmediaciones del elemento de mira D y, en este caso, en el extremo trasero del elemento tubular superior 1a.

El aparato de puntería comprende, además, un micrófono M y un zumbador y, dado el caso, un altavoz (no representados) que garantizan la conexión de audio con otros puestos y, concretamente, el puesto de control remoto.

Los medios de adquisición A de las imágenes comprenden al menos una cámara de vídeo en el intervalo visible y, preferiblemente, al menos dos cámaras de vídeo A, A' una de las cuales es una cámara de visión nocturna, (infrarrojo (IR) medio (3-5 micrómetros) o lejano (8 - 12 micrómetros), cámara de intensificación de la luz, cámara de banda ancha en el intervalo visible y el infrarrojo cercano (de 400 a 1100 nanómetros)). Según la invención, está previsto que al menos una de estas cámaras esté equipada con un aumento y con un filtro de estabilización de la imagen.

Estos medios de adquisición de imágenes de vídeo (diurnas, nocturnas) actúan conjuntamente con sistemas inerciales a base de FOG(Fiber Optic Gyrometers)y/o de MEM(Micro-Electro-Mechanical Systems)que permiten la estabilización de las imágenes y trabajan en conexión con los medios de procesamiento de estas imágenes que comprenden un calculador incorporado que aprovecha algoritmos de procesamiento de imágenes (tales como la biblioteca Open CV, marca registrada) y que conducen de ese modo a una visión denominada “aumentada” .

Se prevé que los medios de procesamiento de imágenes permiten la fusión de varias imágenes de la misma escena en forma de una imagen compuesta de síntesis visualizada en los medios de visualización E.

El aparato de puntería 1 y, concretamente, el elemento de mira D también está acoplado a medios de reajuste de la unidad giroscópica. Estos medios de reajuste pueden ser mecánicos y, entonces, están alojados en una carcasa 2, eventualmente estanca, una realización de la cual se ilustra en las figuras 5A y 5B.

La carcasa 2 está dotada de una cubierta 21 y está fijada al puente del navío o en una base fija si el aparato está destinado a una aplicación terrestre. Esta carcasa es adecuada para, y está destinada a, garantizar el soporte temporal, con el fin de reajuste, del aparato de puntería 1 que está dotado, para ello, de medios de sujeción amovible. La carcasa 2 está equipada, además, con un calculador interno, con una interfaz electrónica de contacto que garantiza la comunicación del aparato de puntería 1 con el puesto de control remoto y con medios de alimentación eléctrica (no representados).

No obstante, alternativamente estos medios de reajuste pueden estar integrados en los medios de adquisición de imágenes A y entonces la carcasa 2 sólo garantiza funciones de soporte, de recarga de la batería interna del aparato de puntería (si es autónomo e inalámbrico) y de almacenamiento estanco y/o de reajuste de protección.

Más precisamente, los sensores girométricos experimentan deriva a lo largo del tiempo y se necesita reajustarlos en un soporte fijo proporcionando de ese modo una posición de referencia. Según un modo de puesta en práctica de la invención que usa un reajuste mecánico, este soporte fijo está constituido por la carcasa 2. El reajuste mecánico se garantiza entonces mediante la actuación conjunta entre, por un lado, dos ranuras hembra 16 en V que se extienden en paralelo, y a ambos lados, en los flancos del elemento tubular inferior 1 b del aparato de puntería 1 y, por otro lado, dos piñones esféricos macho (no visibles en las figuras) portados por los paredes interiores de la carcasa 2 de soporte y que se deslizan en las ranuras 16. Una variante no representada consiste en sustituir una de las ranuras por un orificio cilíndrico en el que se engancha uno de los piñones. Con vistas a garantizar la interfaz electrónica de contacto entre la carcasa 2 y el aparato de puntería 1, los piñones son al menos parcialmente metálicos y están conectados a los medios de reajuste exteriores.

En posición de reajuste, el aparato 1 descansa en una cuna 20 de la carcasa 2 que se adapta al elemento tubular inferior 1b (visible en despiece ordenado en la figura 5A) que hace tope hacia delante contra un reborde. El aparato 1 se inmoviliza totalmente en una posición bloqueada mediante la acción de un brazo B que pivota para engancharse con el mango 11. El brazo B se mueve en rotación mediante rodillos (o una correa) accionados por medio de un bloque motor eléctrico W (encerrado en la carcasa pero visible en la figura 5A) y se acciona automáticamente cuando el aparato de puntería 1 está colocado en la carcasa 2. Pulsar uno de los elementos de control 13 ó 14 del aparato de puntería 1, conlleva el desbloqueo automático del brazo B y la liberación del aparato de puntería 1

La detección de la presencia del aparato de puntería 1 en la carcasa 2 se realiza por medio de un detector situado entre los dos piñones macho, pudiendo este detector ser eventualmente sin contacto.

Con el fin de mejorar la comodidad de empleo del dispositivo de la invención y de aumentar su disponibilidad operativa, está previsto instalar varias carcasas fijas de soporte y de reajuste, en el interior del borde y en el exterior.

Ahora va a describirse en detalle el modo de designación de objetivo usando el dispositivo de puntería de la invención y como complemento a las figuras 2 y 3.

Cálculo de la actitud del dispositivo de puntería a partir de MEM y/o de FOG.

El cálculo continuo en tiempo real de la actitud del aparato de puntería puede basarse en los datos procedentes de un triedro de FOG o MEM, como es el caso en los dispositivos de QPD.

No obstante, los rendimientos de determinados sensores de tecnología de MEM que comprenden un triedro girométrico y acelerómetros permiten el uso de estos sensores en el dispositivo de puntería de la invención, aunque penalizados por una deriva a lo largo del tiempo más importante que los FOG. Un uso mixto de este tipo basado en una tecnología de MEM que comprenden tres girómetros y tres acelerómetros acoplados a un girómetro de fibra óptica ofrece el interés de limitar la deriva importante de los girómetros de MEM con los acelerómetros en alabeo / cabeceo y con el FOG en rumbo.

Visualización de las imágenes de vídeo en la pantalla del aparato de puntería.

El dispositivo de la invención ofrece la posibilidad al operario de visualizar tres tipos de vídeos en la pantalla E denominada“ sunlight-readable"en tiempo real, pudiendo el operario bascular de uno a otro de manera intuitiva con una capacidad de aumento. Esta funcionalidad se añade a la visión directa a través del elemento de mira D proyectando una retícula al infinito. Según la necesidad operativa, el vídeo adquirido por una cámara diurna clásica o una cámara de alta sensibilidad que cubre del intervalo visible al IR cercano (400/1100 nm), a color o monocromática, se visualiza en la pantalla E y se visualiza por el operario. Siempre según necesidades operativas, se le presenta al operario el vídeo adquirido por una cámara de IR no refrigerada (8/12 micrómetros) o una cámara de intensificación de la luz.

Otro modo de visualización se basa en la fusión de imágenes. Este modo tiene como objetivo usar la complementariedad de la información obtenida en diferentes bandas espectrales (visible a color e infrarrojo, por ejemplo) para proponer al operario una información enriquecida y de ese modo mejorar sus posibilidades de detección y de identificación de la diana.

Detección y “rastreo”de una diana en la imagen.

La potencia de análisis de los ordenadores y las evoluciones de los algoritmos de procesamiento de imágenes permiten cálculos en tiempo real que mejoran en gran medida las funcionalidades operativas. Por tanto, el dispositivo de la invención usa completamente estas tecnologías para integrar algoritmos de detección y de rastreo aplicados al campo marítimo. En el caso específico de imágenes tomadas en el campo marítimo, la presencia de reflexión especular, de olas, de espuma o la estela de navíos, no permiten una modelización satisfactoria del fondo incluido mediante modelos estadísticos tal como se realiza habitualmente. Este problema requiere el uso de algoritmos específicos adaptados respectivamente a la detección de los navíos próximos y de los navíos alejados.

Realidad aumentada.

La incrustación de los datos tácticos en la imagen observada por el operario permite guiarlo. Por ejemplo, la información extraída a partir del triedro girométrico y presentada directamente en las imágenes visualizadas en la pantalla E del aparato de puntería 1 y en el puesto separado de un centro de operaciones, aportará una ayuda a la comprensión del uso táctico para los operarios.

Entre los parámetros visualizables, se mencionan: una retícula ajustable en el centro de la imagen, el sitio y la azimut del centro de la imagen, los objetos de superficie detectados recortados, la información del entorno (nombres de los navíos en los alrededores, cuando se conocen mediante la recepción de un mensaje de AIS, por ejemplo, etc.) o cualquier información de ayuda a la designación de objetivo procedente, por ejemplo, de una central de operaciones o de un sensor remoto. La información se visualiza en la pantalla E del aparato de puntería 1 sin generar ninguna perturbación en la acción en curso con respecto al uso del dispositivo.

Estabilización de la mira.

La estabilización de la mira se basa, por un lado, en la aplicación de un filtro clásico de estabilización de la imagen y datos procedentes del triedro girométrico para eliminar el“ temblor’del operario en tiempo real y, por otro lado, en el “rastreo”de la diana designada por el operario en la imagen.

En este último caso, el operario pone la diana en el centro de la imagen a nivel de la retícula y valida, pulsando el gatillo, por ejemplo, para designar la diana; el “ rastreo” de la diana en la imagen ofrece entonces una mejor estabilidad de la mira con respecto a un operario que intenta mantener la diana en el centro de la retícula.

Transmisión en directo de las tomas de imágenes.

Las imágenes de vídeo vistas en la pantalla E por el operario, sus comentarios y los ruidos ambientales se transmiten en directo a una central de operaciones o a un puesto remoto. Las secuencias sonoras se captan por un micrófono directamente integrado en el aparato de puntería. El dispositivo también está diseñado para realizar la grabación de las imágenes de vídeo y de las bandas sonoras y permitir su lectura y/o su exportación con fines de análisis.

Información de distancia.

La información de distancia del objetivo, asociada a la línea de mira obtenida mediante el aprovechamiento de los datos girométricos, permite pasar de una designación en 2D a una localización en 3D de la diana.

La obtención de la distancia puede realizarse mediante la adición de un telémetro de láser en el aparato de puntería, asociado a un filtro cuyo objetivo es separar los valores aberrantes, aliviar la ausencia puntual de medición y sincronizarse con el cálculo de la línea de mira.

Una alternativa para la medición de la información de distancia, que puede ser complementaria a la solución anterior, consiste en estimar la distancia de una diana de superficie a partir de un algoritmo de seguimiento de distancia que usa las designaciones de objetivo anteriores y sucesivas realizadas con el mismo dispositivo y la altitud del aparato de puntería con respecto al nivel del mar.

Servocontrol de los medios de acción.

El servocontrol de los medios de acción y de neutralización del objetivo (una torreta de tiro, por ejemplo) se realiza a partir de los datos angulares y de distancia de la mira gracias a un algoritmo en tiempo real que permite, por un lado, alcanzar la precisión requerida y, por otro lado, el nivel de seguridad necesario.

En el contexto del control de una pieza de artillería, el dispositivo integra cálculos de balística principal / objetivo futuro basándose concretamente en tablas de tiro del arma y de balística secundaria que usa la velocidad real del viento menos el viento relativo creado por el movimiento del tirador. También pueden aportarse correcciones teniendo en cuenta la velocidad de accionamiento del cañón debido a los movimientos de traslación y de rotación del navío alrededor del punto tranquilo.

Reajuste automático del dispositivo fuera de su carcasa de soporte y de reajuste.

Otra posibilidad de reajuste automático del aparato de puntería consiste en comparar los datos proporcionados por la central de navegación del navío con los medidos por el triedro girométrico G cuando el aparato de puntería 1 se mantiene inmóvil con respecto al navío y el triedro mide únicamente sus movimientos de actitud.

Cálculo de los sesgos de la carcasa de soporte y de reajuste con respecto al sistema de referencia del navío.

El soporte de reajuste mecánico debe estar alineado con respecto al sistema de referencia del navío con el fin de determinar sus sesgos en cuanto al rumbo, alabeo y cabeceo. Este proceso tiene lugar generalmente durante las fases de instalación del dispositivo y requiere el uso de un sensor de referencia previamente alineado o el uso de un teodolito para determinar puntos de referencia en el entorno. Una vía de mejora consiste en calcular automáticamente la posición de la carcasa de soporte y de reajuste cuando el navío está en ruta, mediante análisis de la central de navegación y comparación con los datos girométricos del aparato de puntería 1 encerrado y fijado en la carcasa 2.

No obstante, si el navío no dispone de una central de navegación, es posible equiparlo con el equivalente de una central de medición de este tipo mediante uno, o mejor dos, módulos alejados (para tener la dirección). Estas carcasas de medición contienen sensores de tipo GPS, MEMS, magnetómetro, acelerómetro.

Reajuste de la central girométrica gracias a un sistema de visión estereoscópica.

La detección y el seguimiento de puntos particulares en dos imágenes procedentes de dos cámaras distintas, cuyo posicionamiento relativo así como los parámetros intrínsecos (nivel de aumento, tamaño del sensor) se conocen, permiten estimar la distancia. Entonces, se vuelve posible, mediante el seguimiento a lo largo del tiempo de estos puntos notables, reconstituir el desplazamiento del soporte de las cámaras y, por tanto, reajustar en tiempo real la central girométrica G del sistema. Por tanto, el enfoque previsto consiste en posicionar, en el aparato de puntería 1, un par de cámaras que proporcionan información que puede aprovecharse con la ayuda de las técnicas de visión para determinar su desplazamiento.

Una segunda opción consiste en reajustar la trayectoria sobre sí misma en los puntos de validación de la trayectoria (o puntos de encuentro). Esta estrategia se usa concretamente en el problema de construcción de un mosaico de imágenes. Un enfoque similar permite eliminar totalmente la deriva cuando el aparato de puntería 1 está inmóvil. En efecto, en este caso, es posible calcular directamente el posicionamiento relativo entre instantes muy alejados y eliminar de ese modo errores acumulativos resultantes de la integración.

Colaboración entre la información obtenida por el aparato de puntería y la información emitida por el puesto de control y/o el sistema de mando

El puesto de control central dispone de las pistas de los diferentes dispositivos móviles detectados (terrestres, aéreos, de superficie o submarinos) así como la cartografía. Estas pistas pueden fusionarse con las del aparato de puntería y permiten, por un lado, reajustar la deriva de los sensores inerciales (unidad girométrica o acelerómetro) tomando como referencia las coordenadas dadas por el sistema de mando y, por otro lado, permiten aumentar las precisiones relativas entre los objetivos detectados por el sistema de mando y aquellos detectados únicamente por el aparato de puntería. Para el caso particular de dianas terrestres, la cartografía con sus puntos notables permite posicionar mejor, sin deriva, el objetivo designado por el aparato de puntería.

En el caso particular de amenazas en entorno urbano, el encuadre de los inmuebles obtenido mediante la adquisición de imágenes, permite indicar con precisión la ubicación de la amenaza (francotirador, ...)

Reajuste gracias a los astros o a puntos geográficos notables

El conocimiento de la posición exacta del aparato de puntería con respecto a los astros o a puntos geográficos notables y a la adquisición de las imágenes permite el reajuste de los sensores inerciales.

Claims (22)

1. REIVINDICACIONES

   i. Dispositivo portátil de puntería (1) para la adquisición y la designación de objetivos seleccionados como diana por un operario a partir de un navío o de una plataforma en alta mar, comprendiendo dicho dispositivo una unidad giroscópica (G) dotada de un triedro girométrico de tres ejes no paralelos entre sí y de sensores inerciales, estando dicha unidad acoplada,

   - por un lado, a medios de análisis de las señales procedentes de la unidad giroscópica (G), siendo dichos medios adecuados para determinar la dirección de dichos objetivos y para transmitirla a un puesto de control remoto dotado de medios de acción y,

   - por otro lado, a medios de reajuste (2) de la unidad giroscópica (G),

   caracterizado porque comprende, además, medios de adquisición (A) de imágenes que garantizan la toma de imágenes de los objetivos y medios de visualización (E), estando dichos medios de adquisición acoplados,

   - por un lado, a medios de software de procesamiento en tiempo real de las imágenes que garantizan la fusión de estas imágenes y que comprenden, a la vez, algoritmos de detección que garantizan la adquisición de dichos objetivos y algoritmos de seguimiento que precisan la dirección entre el dispositivo y dichos objetivos y,

   - por otro lado, a los medios de visualización (E) de las imágenes procesadas mediante dichos medios de software que contienen los objetos de superficie detectados y recortados y en los que se incrusta información extraída de las señales procedentes de la unidad giroscópica (G) y destinada a mejorar la designación de objetivo.
2. 2. Dispositivo según la reivindicación anterior, caracterizado porque comprende al menos un mango de maniobra (11, 12) dotado de un elemento de control conectado a al menos un elemento tubular (1 a, 1 b) que recibe dichos medios de adquisición (A) y dichos medios de visualización (E) de las imágenes y que porta un elemento de fijación amovible.
3. 3. Dispositivo según la reivindicación anterior, caracterizado porque dicho mango (11, 12) está inclinado con respecto al eje del elemento tubular (1 a, 1 b).
4. 4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque comprende dos elementos de control, constituidos, respectivamente, por un gatillo (13) y por una palanca de mando (14).
5. 5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque comprende dos mangos de maniobra sustancialmente paralelos, inclinados hacia arriba y hacia delante, estando conectados a dos elementos tubulares, respectivamente, superior (1a) e inferior (1b) de ejes longitudinales paralelos.
6. 6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos medios de reajuste comprenden una carcasa obturable (2) de soporte y de reajuste mecánico dotada de medios de sujeción amovibles de dicho dispositivo, de un calculador interno, de una interfaz electrónica de contacto que garantiza la comunicación de dicho dispositivo con el puesto de control y de medios de alimentación eléctrica.
7. 7. Dispositivo según la reivindicación anterior,caracterizado porquedichos medios de sujeción comprenden un conjunto de ranuras longitudinales portadas por los flancos del aparato de puntería (1) y destinadas a actuar conjuntamente mediante deslizamiento con un conjunto de piñones, al menos parcialmente metálicos, portados por las paredes interiores y/o el fondo de la carcasa (2) y que garantizan la interfaz electrónica de contacto con dicho dispositivo de puntería (1).
8. 8. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquedichos medios de reajuste están integrados en los medios de software de procesamiento de las imágenes.
9. 9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueestá dotado de una culata.
10. 10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquedichos medios de adquisición (A) de las imágenes están asociados a un elemento de mira directa (D).
11. 11. Dispositivo según la reivindicación anterior,caracterizado porquedichos medios de visualización (E) de las imágenes comprenden una pantalla de vídeo montada en la proximidad del elemento de mira directa (D).
12. 12. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquedichos medios de adquisición (A) de las imágenes comprenden al menos una cámara de vídeo.
13. 13. Dispositivo según la reivindicación anterior,caracterizado porquedichos medios de adquisición (A) de las imágenes comprenden al menos dos cámaras de vídeo, entre ellas una cámara de visión nocturna.
14. 14. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquedichos medios de adquisición (A) de las imágenes están asociados a medios de grabación de dichas imágenes con su ubicación y su fechado.
15. 15. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquedichos medios de visualización (E) reciben información procedente a la vez de los medios de adquisición (A) de las imágenes y del puesto de control remoto.
16. 16. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquecomprende, además, un micrófono y un altavoz.
17. 17. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquedicha unidad giroscópica (G) comprende girómetros de fibras ópticas (FOG).
18. 18. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 16,caracterizado porquedicha unidad giroscópica (G) comprende sensores microelectromecánicos (MEM).
19. 19. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquecomprende un telémetro láser que permite la medición de la distancia hasta los objetivos.
20. 20. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquecomprende medios de servocontrol de una pieza de artillería.
21. 21. Dispositivo según la reivindicación anterior,caracterizado porquedichos medios de servocontrol integran medios de cálculo balístico.
22. 22. Uso del dispositivo de puntería según una de las reivindicaciones 1 a 21 por un operario a partir de un navío o de una plataforma en alta mar con vistas a la detección y la neutralización de dianas marítimas, terrestres o aéreas.