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Patent 2249474 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 2249474
(54) English Title: DEVICE FOR DETERMINING THE DIRECTION OF A TARGET IN A PREDETERMINED INDEX MARK
(54) French Title: DISPOSITIF APTE A DETERMINER LA DIRECTION D'UNE CIBLE DANS UN REPERE PREDEFINI
Status: Expired
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • F41G 11/00 (2006.01)
  • F41G 3/00 (2006.01)
  • F41G 5/16 (2006.01)
  • G01C 21/16 (2006.01)
(72) Inventors :
  • ALHADEF, BERNARD (France)
  • PHILIBERT, GUY (France)
(73) Owners :
  • SOFRESUD (France)
(71) Applicants :
  • ETAT FRANCAIS, REPRESENTE PAR LE DELEGUE GENERAL POUR L'ARMEMENT (France)
  • SOFRESUD (France)
(74) Agent: ROBIC
(74) Associate agent:
(45) Issued: 2006-02-21
(86) PCT Filing Date: 1998-01-19
(87) Open to Public Inspection: 1998-07-23
Examination requested: 2001-08-30
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/FR1998/000086
(87) International Publication Number: WO1998/031985
(85) National Entry: 1998-09-14

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
97/00497 France 1997-01-17

Abstracts

English Abstract

The invention concerns the field of focusing and aiming instruments and more particularly a device for determining the direction of a target in a predetermined index mark comprising focusing means (10), means (20) for resetting these focusing means (10) and means (30) for processing signals derived from the focusing means (10), these processing means (30) being capable of determining values representing the direction between the focusing means (10) and the target and transmitting them to display means (40) or external means (50, 60). The device is characterised in that the focusing means (10) comprise a focusing member (13) three gyrometers (141, 142, 143) arranged along three axes substantially perpendicular to one another and means for controlling (16) the transmission to the display means (40) or to the external means (50, 60), of values representing the direction between the focusing means and the target.


French Abstract





La présente invention concerne le domaine des appareils de visée ou de
pointage et a plus particulièrement pour objet un dispositif
apte à déterminer la direction d'une cible dans un repère prédéfini et du type
comportant des moyens de visée (10), des moyens (20) de
recalage de ces moyens de visée (10) et des moyens (30) de traitement de
signaux issus des moyens de visée (10), ces moyens de traitement
(30) étant aptes à déterminer des valeurs représentatives de la direction
entre les moyens de visée (10) et la cible et à les transmettre à des
moyens (40) de visualisation ou à des moyens extérieurs (50, 60), dispositif
caractérisé en ce que les moyens de visée (10) comportent
un organe de visée (13), trois gyromètres (14 1, 14 2, 14 3) disposés selon
trois axes sensiblement perpendiculaires les uns par rapport aux
autres et des moyens de commande (16) de la transmission aux moyens (40) de
visualisation ou aux moyens extérieurs (50, 60), des valeurs
représentatives de la direction entre les moyens de visée et la cible.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.



13

REVENDICATIONS

1 Dispositif apte à déterminer la direction d'une cible dans un repère
prédéfini et
du type comportant des moyens de visée (10), des moyens (20) de recalage de
ces
moyens de visée (10) et des moyens (30) de traitement de signaux issus des
moyens
de visée (10), ces moyens de traitement (30) étant aptes à déterminer des
valeurs
représentatives de la direction entre les moyens de visée (10) et la cible et
à les
transmettre à des moyens (40) de visualisation ou à des moyens extérieurs
(50,60),
dispositif caractérisé en ce que les moyens de visée (10) comportent un organe
de
visée (13), trois gyromètres (14 1, 14 2, 14 3) disposés selon trois axes
sensiblement
perpendiculaires les uns par rapport aux autres et des moyens de commande (16)
de
la transmission aux moyens (40) de visualisation ou aux moyens extérieurs
(50,60),
des valeurs représentatives de la direction entre les moyens de visée et la
cible.

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif
comporte trois gyromètres optiques (14 1, 14 2, 14 3).

3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif
comporte trois gyromètres à fibre optique (14 1, 14 2, 14 3).

4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que seule la bobine
de
chacun des gyromètres à fibre optique est positionnée sur les moyens de visée
(10).

Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce
que les moyens de visée (10) comportent des éléments (15) aptes à coopérer
avec
des éléments (25) des moyens de recalage.

6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments (15)
sont constitués par trois plaquettes, l'une creusée d'un trou, la seconde
comportant
une fente et la troisième formant un plan.

7 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments (15)
sont constitués par trois plaquettes comportant chacune une fente.

8 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments (15)
sont constitués par quatre plaquettes, deux comportant une fente, la troisième
présentant un arrêt et la quatrième formant 1 plan.



14


9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en
ce
que les éléments (25) sont constitués par des picots de forme conique.

Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce que les moyens de recalage (20) comportent des moyens (24)
de
positionnement approximatif des moyens de visée ainsi que des moyens (22) de
positionnement précis de ces moyens.

11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens (24)
sont constitués par une gaine.

12 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé
en
ce que les moyens (22) sont constitués par un couvercle.

13 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé
en
ce que les moyens (22) sont constitués par au moins un actionneur.

14 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13,
caractérisé en ce que les moyens de visée comportent un capteur de
température.

Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14,
caractérisé en ce que les moyens de traitement (30) comportent une source
d'alimentation électrique et des moyens de calcul et de gestion d'informations
mettant
en oeuvre un logiciel réalisant plusieurs fonctions.

16 Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le logiciel
réalise
notamment
- une fonction de désignation d'objectif, qui fait l'acquisition des données
de
l'instrument de visée et les traite afin d'obtenir le site et l'azimut désiré,
- une fonction de transmission qui envoie les données d'azimut et de
site pour un affichage sur des moyens de visualisation ou à un système d'arme,
- une fonction de recalage, qui permet de corriger régulièrement une dérive
de l'instrument de visée due à l'utilisation de gyromètres.

17 Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que le logiciel
réalise,
en outre, une fonction de visualisation de l'état opérationnel des éléments de
l'invention.



15

18 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 16 et 17, caractérisé
en
ce que le logiciel réalise, une fonction de correction de la dérive des
gyromètres entre
deux recalages successifs.

19 Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que le logiciel de
correction de la dérive est du type auto adaptatif.

20 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 16 et 19, caractérisé
en
ce que le logiciel réalise, une fonction de filtrage du bruit.

21 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 20,
caractérisé en ce que les moyens de visée (10) comportent un organe de visée
(13)
constitué,par un viseur projettent un réticule à l'infini.

22 Procédé d'intégration des données gyroscopiques issues des moyens de
visée du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 21,
caractérisé en ce
qu'il consiste à effectuer successivement, à partir des valeurs gyroscopiques
obtenues
entre le temps to et le temps t1, des premiers calculs avec une modélisation
complexe
ne pouvant, compte tenu de la capacité de traitement des moyens de traitement,
fonctionner en temps réel mais donnant des résultats précis, puis à partir des
valeurs
gyroscopiques obtenués entre le temps t1 et le temps t2, des seconds calculs
avec
une modélisation simplifiée et capable d'être mise en oeuvre en temps réel.


Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.



CA 02249474 1998-09-14
WO 98/31985 pC,I,/~9$/Oppg6
Dispositif apte à déterminer la direction d'une cible dans un repère prédéfini
La présente invention concerne le domaine des appareils de visée ou de
pointage. Elle a plus particulièrement pour objet un dispositif apte à
déterminer la
direction d'une cible dans un repère prédéfini, dispositif du type comportant
des
moyens de visée et des moyens de traitement de signaux issus des moyens de
visée,
ces moyens de traitement étant aptes à déterminer la direction entre les
moyens de
visée et la cible et à les transmettre à des moyens de visualisation ou à des
moyens
extérieurs.
II existe de nombreux dispositifs aptes à déterminer notamment ie site et
l'azimut d'une cible.
On peut, à ce titre citer le brevet EP557591 qui décrit un dispositif apte à
déterminer l'orientation d'un corps par rapport à une orientation de
référence, et
comprend une unité d'orientation mobile et une unité de capteurs de
références,
chacune d'entre elles comportant une unité gyroscopique à trois axes, une
unité de
calcul recevant les valeurs de mesures des unités précitées, et une unité de
sortie.
Cependant une grande partie de ces dispositifs nécessite une logistique
importante. Or, dans certaines circonstances, il peut s'avérer nécessaire,
voire vital
d'utiliser un dispositif léger et maniable utilisable par un seul opérateur.
De tels dispositifs existent et mettent en oeuvre des capteurs de champ
magnétique.
Parmi ces dispositifs, des jumelles, vendues sous la marque LEICA, sont aptes
à déterminer le site et l'azimut d'une cible et donnent entière satisfaction
lorsqu'elles
sont utilisées en espace libre. Par contre leur utilisation n'est pas possible
dans un
environnement comportant des perturbations magnétiques.
D'autres dispositifs consistent à analyser des champs électrostatiques voire
électromagnétiques et, par relevé de leur cartographie, à déterminer la
position et la
direction d'une cible.
Les dispositifs donnent satisfaction dans des environnements parfaitement
connus et de petites dimensions. Ils sont cependant lourds à mettre en oeuvre
et ne
supportent pas de modifications de l'environnement électrique.
On connait le brevet US4012989 qui décrit un hélicoptère comportant un
dispositif de détermination de la direction d'une cible en vue de diriger un
système
d'arme mobile. Le dispositif de détermination de la direction d'une cible
comporte un
organe de visée mobile muni de deux gyroscope inertiels intégrés, des moyens
de
recalage solidaires de l'hélicoptère munis de deux gyroscopes et des moyens
d'asservissement de la direction de l'arme en fonction des informations
fournies par les
gyroscopes. Les moyens de recalage servent à bloquer les quatre gyroscopes
dans


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WO 98/31985 2 PCT/FR98/00086
une première position de référence pour définir un repère. Lorsque les moyens
de
visée sont dégagés des moyens de recalage, les quatre gyroscopes sont libérés.
La
paire de gyroscope intégré aux moyens de recalage tourne alors en fonction des
mouvements de l'hélicoptère. La paire de gyroscope intégrée à l'organe de
visée
tourne en fonction des mouvements de l'hélicoptère et des mouvements du tireur
maniant l'organe de visée. L'arme est dirigée en temps réel en direction de la
cible en
fonction de la différence de rotation entre les deux paires de gyroscopes.
Ce dispositif comporte de nombreux inconvénients. Ainsi, le tireur est obligé
de
manitenir les moyens de visée en permanence en direction de la cible, et ce
jusqu'au
tir du système d'arme ce qui limite les capacités de tir et rend l'hélicoptère
vulnérable
en cas de présence de plusieurs cibles. Du fait des vibrations de
l'hélicoptère et des
mouvements de poignet incontrôlés les deux gyroscopes des moyens de visée
transmettent aux moyens de traitement des successions de variations de signaux
entrainant une accululation d'erreur de mesure qui nuit à la précision de la
détermination de la direction de la cible. A bord d'un bateau, en cas de mer
agitée
donc de fort tangage et roulis, l'orientation du système d'arme en direction
de la cible
serait quasiment impossible avec un tel dispositif.
L'un des buts de l'invention est de proposer un dispositif léger et maniable,
apte
à déterminer, précisément et rapidement, le site et l'azimut d'une cible et
utilisable quel
que soit le type d'environnement.
La solution proposée est un dispositif apte à déterminer la direction d'une
cible
dans un repère prédéfini et du type comportant des moyens de visée, des moyens
de
recalage de ces moyens de visée et des moyens de traitement de signaux issus
des
moyens de visée, ces moyens de traitement étant aptes à déterminer des valeurs
représentatives de la direction entre les moyens de visée et la cible et à les
transmettre à des moyens de visualisation ou à des moyens extérieurs,
dispositif
caractérisé en ce que les moyens de visée comportent un organe de visée, trois
gyromètres disposés selon trois axes sensiblement perpendiculaires les uns par
rapport aux autres et des moyens de commande de la transmission aux moyens de
visualisation ou aux moyens extérieurs, des valeurs représentatives de la
direction
entre les moyens de visée et la cible.
Selon une caractéristique particulière avantageuse, le~dispositif comporte
trois
gyromètres optiques, par exemple à fibre optique.
Selon une caractéristique limitant le risque d'endommagement de ces
gyroscopes, seule leur bobine est positionnée sur les moyens de visée.


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WO 98/319$5 3 PCT/F'R98/00086
Selon une caractéristique particulière permettant un positionnement précis des
moyens de visée dans les moyens de recalage, les moyens de visée comportent
des
éléments aptes à coopérer avec des éléments des moyens de recalage.
Selon une caractéristique additionnelle, les premiers éléments sont constitués
par trois plaquettes, !'une creusée d'un cône, la seconde comportant un plan,
tandis
que les autres éléments sont constitués par des picots de forme conique..
Selon une caractéristique, les moyens de traitement comportent une source
d'alimentation électrique et des moyens de calcul et de gestion d'informations
mettant
en oeuvre un logiciel réalisant plusieurs fonctions.
Selon une caractéristique particulière, le logiciel réalise trois fonctions
principales
- la fonction de désignation d'objectif, qui fait l'acquisition des données de
l'instrument de visée et les traite afin d'obtenir le site et l'azimut désiré,
- la fonction de transmission qui envoie les données d'azimut - site pour
affichage sur tes moyens de visualisation et/ou à un système d'arme,
- la fonction de recalage, qui permet de corriger régulièrement la dérive de
l'instrument de visée due à l'utilisation de gyromètres.
Selon une caractéristique particulière, le logiciel réalise, en outre, une
fonction
de visualisation de l'état opérationnel des éléments de l'invention.
II est connu aussi que les valeurs issues de gyroscopes dérivent, notamment en
temps et en température, et que leur calibration statique et dynamique est
nécessaire.
Les brevets EP717264 et EP496172 décrivent des procédés de correction des
biais gyrométriques ainsi que les moyens de leur mise en oeuvre.
Le premier concerne la correction des biais gyrométriques sur un aéronef et le
second, sur un véhicule. Dans les deux cas, le calibrage gyroscopique est
effectué
lorsque l'aéronef ou le véhicule est en position stationnaire.
Cependant, pour obtenir une bonne précision, il est nécessaire de compenser la
dérive gyroscopique, à tout moment, et non seulement en position stationnaire.
II est aussi connu qu'une modélisation complexe de la trajectoire des données
gyroscopiques est nécessaire pour obtenir de bons résultats d'intégration.
Dans ce but
des moyens de traitement des signaux puissants et volumineux, donc non
transportables, sont utilisés.
L'un des buts de l'invention est de proposer un procédé de traitement des
signaux issus des gyroscopes donnant de bons résultats et ne nécessitant pas
de
moyens de traitement des signaux puissants .
La solution consiste à proposer un procédé d'intégration des données
gyroscopiques consistant à effectuer successivement, à partir des valeurs
gyroscopiques obtenues entre le temps to et le temps t1, des premiers calculs
avec


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4
une modélisation complexe ne pouvant, compte tenu de (a capacité de traitement
des
moyens de traitement, fonctionner en temps réel mais donnant des résultats
précis,
puis à partir des valeurs gyroscopiques obtenues entre le temps t1 et ie temps
t2, des
seconds calculs avec une modélisation simplifiée et capable d'être mise en
oeuvre en
temps réel.
Selon une autre caractéristique, le logiciel réalise une fonction de
correction de
la dérive des gyromètres entre deux recalages successifs.
Selon une caractéristique additionnelle, les moyens de visée comportent au
moins un capteur de température.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront dans la description d'un
mode particulier de réalisation dans le cadre d'une exploitation à bord d'un
navire et au
regard des figures annexées parmi lesquelles
- la figure 1 un schéma des moyens généraux de l'invention.
- la figure 2 présente des moyens de visée selon l'invention,
- la figure 3 illustre des moyens de recalage selon l'invention,
Les moyens de l'invention présentés à la figure 1 comportent des moyens de
visée 10, des moyens de recalage 20, des moyens de traitement de signaux 30,
des
moyens de visualisation 40 , des moyens extérieurs 50,60.
Comme montré sur la figure 2, les moyens de visée 10 comportent des moyens
11 ayant le forme d'un pistolet. L'âme 12 de ce dernier est un support de
précision en
matériau léger, par exemple de l'aluminium usiné, sur lequel sont positionnés
d'une
part un organe de visée 13, et d'autre part selon trois axes sensiblement
perpendiculaires les uns par rapport aux autres, trois gyroscopes optiques
141, 142,
143. D'une manière préférentielle, ces gyroscopes sont des gyromètres à fibres
optiques. Ils permettent d'obtenir une grande précision des mesures, leur
dérive est
faible, ils supportent des mouvements rapides et peuvent être utilisés dans
n'importe
quel environnement.
Ces gyromètres donnent la vitesse de rotation autour de leur axe et permettent
par intégration pas à pas au cours du temps, de déterminer la position des
moyens 11.
L'organe de visée 13 est constitué par un viseur de ta marque C-More qui
projette un réticule à l'infini, permettant ainsi de viser sans erreur de
parallaxe.
Sur la joue droite du pistolet sont placées trois plaquettes amovibles en
acier
qui servent au positionnement dudit pistolet dans les moyens de recalage. La
première
151, située en bout du canon, est creusée d'un cône ; la seconde 152se trouve
au-
dessus de la crosse et comporte une rainure ; La troisième 153 placée en bas
de la
crosse comporte un plan.
Des orifices sont usinés dans le pistolet pour y loger les systèmes
électriques et
les trois gyromètres de mesure. Les plans sur lesquels ils prennent appui, et
qui


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déterminent leur axe de rotation sont usinés afin de veiller à leur partaite
perpendicularité. Ces moyens de visée comportent en outre des moyens de
commande de transmission constitués par un interrupteur 16 se présentant sous
la
forme d'une détente de pistolet.
5 Les moyens de recalage 20, présentés sur la figure 3, sont fixés au navire
et
sont composés d'un support se présentant sous la forme d'une boîte
parallélépipédique 21 comportant un couvercle 22 pivotant autour d'un axe 23.
Cette
boîte renferme une gaine 24 qui épouse la forme des moyens de visée 10. La
surtace
interne de la face 22 comporte trois picots fixes de forme conique 251, 252,
253
disposés de telle sorte que chacun d'entre eux coopère avec l'une des trois
plaquettes
amovibles fixées sur les moyens de visée afin d'assurer un positionnement très
précis
de ces derniers dans les moyens de recalage, la précision pouvant être de
l'ordre du
centième de degré voire supérieure.
Ces moyens de recalage comportent en outre un interrupteur 26 indiquant ou
non la présence des moyens de visée 10.
Les moyens de traitement 30. sont portables et comportent une source
stabilisée d'alimentation électrique et des moyens de calcul et de gestion
d'informations mettant en oeuvre un logiciel réalisant plusieurs fonctions.
Les moyens extérieurs comportent d'une part des moyens 50 de mesure de
l'attitude (cap, roulis, tangage) du navire, en l'occurrence une centrale de
navigation, et
la latitude de ce dernier à la surface de la terre. Dans cet exemple de
réalisation, ces
informations sont transmises aux moyens de l'invention par les moyens de
navigation
du navire, sous forme de données directement exploitables par les moyens de
calcul,
moyennant une fonction de transfert pour tenir compte du positionnement de la
centrale de navigation par rapport aux moyens de recalage.
Ils comportent d'autre part un système d'armes 60 dont le pointage est
commandé à partir des valeurs de site et d'azimut déterminées par les moyens
de
l'invention et de valeurs propres au système d'armes et à son emplacement sur
le
navire.
Dans le cadre de l'invention, pour désigner l'objectif, et donc déterminer la
direction viseur-cible, il suffit de déterminer l'attitude de l'instrument de
visée.
Cette attitude peut être exprimée dans différents repères, suivant les besoins
du
systéme qui va exploiter l'information de visée.
II peut notamment s'agir d'un repère absolu, dont les axes sont l'est
géographique, le nord géographique et la verticale du lieu, ou d'un repère lié
au navire.
Le calcul de l'attitude se décompose de la manière suivante
Lorsque les moyens de visée 10 sont positionnés dans le support de recafage
20, leur position est partaitement connue dans un repère absolu connaissant
d'une part


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la position du support de recalage sur le navire (6 degrés de liberté) et
d'autre part la
position du navire dans le repère géographique lié à son point tranquille
(cap, roulis,
tangage et latitude). Ces informations sont transmises aux moyens de
traitement 30
par la centrale de navigation du navire.
La commande de libération des moyens de visée de son support de recalage 20
déclenche l'intégration des trois angles incrémentaux suivant chacun des trois
axes
liés aux moyens de visée 10.
Cette intégration se fait dans un repère galiléen lié au support de recalage
20,
dans la position où il était au moment de l'extraction des moyens de visée 10.
L'attitude du dispositif est donc connue à tout instant par rapport à ce
repère
galiléen.
Toutefois, l'expression de l'attitude des moyens de visée doit être en
conformité
avec les besoins des moyens extérieurs 60.
Dans ce mode de réalisation, cette mise en conformité nécessite deux étapes.
La première consiste à calculer l'attitude des moyens de visée dans un repère
géographique centré sur fe support de recalage 20, à l'instant d'utilisation
de
l'information. Ce calcul prend en compte la rotation terrestre et le temps
écoulé depuis
le dernier recalage.
La seconde consiste à exprimer l'attitude dans le repère d'exploitation, en
L'occurrence le repère du système d'arme.
Ce repère peut être situé à plusieurs dizaines de mètres du support de
recalage, et de ce fait l'erreur de parallaxe peut ne pas être négligeable,
notamment si
les objets visés sont proches, ces objets pouvant être des nageurs ou des
embarcations légères.
Connaissant le besoin opérationnel, on sépare en deux domaines le champ de
visée. D'une part, on considère le domaine des sites positifs (ou faiblement
négatifs),
qui ne peuvent être des buts flottants. Pour ces objets, une distance
forfaitaire
d'environ 4 000 mètres est utilisée pour corriger le parallaxe. D'autre part,
on considère
le domaine des sites négatifs, supposés être des buts flottants. Connaissant
l'altitude
du dispositif par rapport à la mer, et connaissant le site de visée (mesurée
par le
dispositif), un calcul trigonométrique simple permet d'estimer la distance de
l'objet, et
c'est cette distance qui sert de base au calcul des parallaxes.
Par ailleurs, les mouvements de la visée dus aux tremblements de l'opérateur
dans un environnement à la fois stressant et perturbé par les mouvements du
navire
génèrent un bruit dans l'information de visée qui peut en rendre
l'exploitation difficile
voire impossible.
Pour pallier à cet inconvénient, un logiciel de filtrage des données est
intégré de
façon à stabiliser le signal de sortie. Ce filtrage peut être du type passe-
bas ou un


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filtre de type KALMANN de façon à prendre en compte les évolutions des cibles
dans
un gabarit donné sans avoir de traîne.
Le mouvement pouvant être assez rapide, et les angles incrémentaux mesurés
par le système de mesure assez grands, une modélisation adéquate permet de se
ramener dans les conditions précédentes.
L'attitude initiale est déterminée mécaniquement. Avant toute désignation
d'objectif, l'instrument de visée est au repos dans les moyens de recalage,
afin que sa
position soit connue et reproductible. La précision de cette position est
acquise par
trois picots de positionnement fixes 251, 252, 253 dans ce support et qui
viennent
s'enficher successivement dans l'une des plaquettes disposées sur les moyens
de
visée. Les six degrés de liberté étant ainsi déterminés avec grande précision,
l'attitude
initiale de l'instrument de visée est parfaitement connue.
II faut noter que le positionnement des moyens de visée dans les moyens de
recalage est effectué en deux temps. Le premier consiste à positionner les
moyens de
visée dans la gaine 24 : il constitue un positionnement que l'on peut
qualifier de
grossier tandis que le second consiste à positionner les moyens de visée par
enfichage successif de l'un des trois picots dans l'une des trois plaquettes :
le
positionnement est ainsi obtenu au centième de degré prés. Compte tenu de la
position des picots 251, 252, 253 sur le couvercle 22, le positionnement
précis des
moyens de visée s'effectue automatiquement lorsque le couvercle 22 de la boîte
21
est refermé.
Le logiciel mis en oeuvre par les moyens de traitement 30 a pour mission de
traiter les données brutes fournies par l'instrument de visée, dispositif qui
permet à
l'opérateur des moyens selon l'invention, en visant une cible, de déterminer
son site et
son azimut.
Ce logiciel réalise les quatre fonctions suivantes
- la fonction de désignation d'objectif, qui fait l'acquisition des données
de l'instrument de visée et les traite afin d'obtenir le site et l'azimut
désiré,
- la fonction de transmission qui envoie les données d'azimut - site, pour
affichage sur les moyens de visualisation et/ou pour commande du
système d'arme 60,
- la fonction de recalage, qui permet de corriger régulièrement la dérive
de l'instrument de visée due à l'utilisation de gyromètres.
- la fonction de visualisation de l'état opérationnel des éléments de
l'invention.


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La fonction de désignation d'objectif a lieu en permanence quand l'instrument
de visée est en mode opérationnel, c'est à dire hors du support de recalage.
II est
nécessaire que le temps de traitement des données gyroscopiques soit minimal,
par
exemple de l'ordre de quelques millisecondes, afin de pouvoir traiter le
maximum de
données sortant des gyromètres, et ainsi suivre au mieux l'évolution des
incréments
d'angle et des angles qui s'en déduisent, afin de limiter l'erreur au cours du
traitement.
En fonction de la taille des incréments d'angles issus des gyromètres, une
modélisation est mise en place pour s'affranchir le plus possible des limites
de
commutativité des rotations dans l'espace.
Les valeurs d'entrée nécessaire à cette fonction sont
- les incréments d'angles issus des gyromètres : dqx (t), dqy (t), dqz (t),
- u, v, w : vecteurs de position de l'instrument de visée à l'instant t - dt
dans le
repère absolu du support de recalage en to (instant du dernier recalage).
Les valeurs de sortie sont
- u, v, w : vecteurs de position de l'instrument de visée à l'instant t dans
le
repère absolu du support de recalage en to,
- site S et azimut A dans le repère absolu de référence en t.
L'intégration des données gyrométriques se fait dans le repère absolu du
support de recalage en to. Au moment de la visée, et de l'appui sur la
détente, on
termine le traitement en prenant en compte la rotation terrestre qui a été
mesurée en
sus par les gyromètres depuis le début du traitement. Pour cela on se place
dans le
repère absolu du support de recalage en t, instant de la visée, puis on en
déduit le site
et l'azimut absolu de l'instrument de visée par rapport au bâtiment.
La correction des données gyrométriques est réalisée comme suit
Les trois gyromètres fournissent : Sdqx (t), Sdqy (t), Sdqz (t).
On calcule facilement dqx (t), dqy (t), dqz (t)
dqx (t) = Sdqx (t) - Sdqx (t-dt).
II en est de même pour dqy (t) et dqz (t).
Après les multiples corrections réalisées de façon connue à ce niveau telles
la
compensation de la dérive des gyromètres en fonction du temps, de la
température,
filtrage du bruit..., les données notées : dqu (t), dqv (t), dqw (t) sont
intégrées suivant la
méthode précédemment décrite.
La fonction transmission est très simple, puisqu'elle consiste à envoyer les
valeurs calculées de site et l'azimut dans le repère absolu du bâtiment à
l'instant t,
vers une mémoire et vers le système d'armes et/ou ~ vers les moyens
de visualisation pour affichage.


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Cette fonction est déclenchée par le passage de l'interrupteur 16 de la
position
ouverte à ia position fermée. Elle s'accompagne de l'émission d'un signal
sonore et/ou
d'un signal lumineux et de l'affichage d'une information positive sur les
moyens de
visualisation.
Tant que l'interrupteur est fermé, un recalage automatique a lieu
périodiquement
et les dérives des gyromètres sont analysées tant dans le temps qu'en
température.
Si, au cours du traitement, l'interrupteur s'ouvre, le recalage en cours est
annulé, et les
valeurs du recalage précédent sont prises en compte.
Les valeurs d'entrée sont
- la position de l'interrupteur 24,
- les valeurs issues des moyens extérieurs 50
- la position de l'instrument de visée (Uo, Vo, Wo) dans le repère relatif du
bâtiment quand l'instrument de visée est dans le support de recalage : k, r, t
(cap,
roulis, tangage de l'instrument de visée par rapport au bâtiment déterminés
lors de la
calibration du support).
Les valeurs de sortie sont : to, uo, vo, wo les vecteurs de position de
l'instrument de visée à to, ainsi que Du.
Le traitement des données d'entrée est réalisé comme suit
Les valeurs du cap K, du roulis Rr et du tangage Ta du bâtiment sont acquises.
A l'initialisation du logiciel, on entre comme paramètre la position du
support de
recalage par rapport au bâtiment. On connaît par ailleurs la position de
l'instrument de
visée dans son support de recalage (ur, vr, wr ). Ceci permet de déterminer la
position
de l'instrument de visée, quand il est dans son support de recalage, dans le
repère
relatif du bâtiment.
Les calculs lors du traitement se font dans le repère absolu du bâtiment (et
du
support de recalage) en to, instant du dernier recalage. Le recaiage a donc
pour objet
de déterminer les nouveaux vecteurs de départ de l'intégrale dans le repère
absolu du
support de recalage en to.
Pour afficher une valeur représentative de la dérive des gyromètres au cours
de
la dernière phase opérationnelle, il est nécessaire de connaître dans le
repère absolu
du support de recalage en to1, instant où l'on a posé l'instrument de visée
dans son
support, le vecteur v calculé après traitement des données gyrométriques, et
vo,
vecteur de référence déterminé à partir de la navigation du bâtiment.
On effectue le calcul suivant pour déterminer la dérive.
On se place dans le repère absolu du support de recalage en to, instant où
l'on
vient de mettre l'instrument de visée dans son support (to1 ).
On calcule !e site et l'azimut à l'aide du vecteur de visée déterminé par les
mesures gyrométriques et l'intégration au cours du mode opérationnel.


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On compare ces valeurs à celtes calculées à partir du vecteur de visée
déterminé par la navigation du bâtiment et la position connue de l'instrument
de visée
quand il est dans son support de recalage.
La fonction visualisation de l'état du système permet de visualiser l'état de
certaines fonctions
- transmissions des gyromètres vers le calculateur,
- transmissions des valeurs issues des moyens extérieurs
- transmission de la détente vers ie calculateur,
- transmission du capteur de recalage vers le caiculateur.
ainsi que de certaines valeurs comme le site et l'azimut calculés, les valeurs
de
cap, roulis , tangage, latitude, ainsi que de l'heure, de l'heure de dernier
recalage, de la
durée de dernière utilisation depuis le recalage, de fa dérive constatée...
Pour tester la réception des informations en provenance des gyromètres, il
faut
vérifier que les données gyrométriques parviennent bien à l'unité de
traitement tous les
Dt. Si au bout de 3 Dt, aucune information n'est parvenue à l'unité de
traitement, il y a
détection d'une anomalie, et passage de 1 à 0 de la variable "transmission des
gyromètres".
Pour tester la transmission des valeurs issues des moyens extérieurs, le même
principe est utilisé.
Quand la détente est appuyée, il y a fermeture de l'interrupteur 16, et la
variable
détente passe de 0 à 1 sur l'écran.
De même, lorsqu' il y a fermeture de l'interrupteur 26, la variable recalage
passe de 0 à 1 sur l'écran.
La mise en oeuvre des moyens de l'invention est réalisée par un opérateur.
Lorsque ce dernier aperçoit une cible, il enlève les moyens de visée 10 des
moyens de
recalage 20 puis il pointe, à l'aide de l'organe de visée 13, les moyens 10 en
direction
de la cible et appuie sur l'interrupteur 16 lorsqu'il estime qu'ils sont
correctement
positionnés par rapport à la cible. Dès lors les moyens 30 calculent le site
et l'azimut
de la cible et transmettent ces valeurs au système d'arme qui commande
l'orientation
de l'arme en fonction de ces valeurs et des variations d'attitude du navire à
partir de
ladite transmission des valeurs, ces variations étant, comme précédemment
mentionné, déterminées par les moyens 50.
immédiatement après la transmission, le tireur peut viser une autre cible et
appuyer sur l'interrupteur 16. Les moyens 30 calculent alors le site et
l'azimut de la
nouvelle cible et transmettent ces valeurs au système d'arme qui stocke en
mémoire


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lesdites valeurs et peut orienter l'arme vers cette nouvelle cible
immédiatement après
le tir en direction de la première cible.
Ainsi, le tireur peut viser successivement plusieurs cibles en un minimum de
temps, sans être obligé d'attendre la fin de la séquence de tir de l'arme ce
qui optimise
la durée totale nécessaire aux tirs correspondants et diminue ainsi la
vulnérabilité du
bateau .
II permet en outre au tireur de pouvoir reviser une cible dans le cas où le
projectile de l'arme l'aurait pas atteinte, et ce alors que le système d'arme
est orienté
vers une autre cible.
De plus, le tireur peut, après acquisition de la ou des différentes cibles,
réaliser
des tâches complémentaires ou se déplacer sans que le système d'arme réagisse
à
ses mouvements.
L'acquisition des gyromètres est faite avec un pas Dt compris entre 5 ms et
100
ms. Ces valeurs sont intégrées et il est connu de modéliser cette intégration
afin
d'obtenir des résultats précis. Cependant, avec des moyens de calcul portable,
il n'est
pas possible de réaliser des calculs en temps réel. L'un des buts de
l'invention est de
remédier à ce problème en proposant un procédé d'intégration consistant à
effectuer
successivement, à partir des valeurs gyroscopiques obtenues entre le temps to
et le
temps t1, des premiers calculs avec une modélisation complexe ne pouvant
fonctionner en temps réel mais donnant des résultats précis, puis à partir des
valeurs
gyroscopiques obtenues entre le temps t1 et le temps t2, des seconds calculs
avec
une modélisation simplifiée et capable d'être mise en oeuvre en temps réel.
Cette succession d'étapes à l'avantage de pouvoir conduite à des calculs de
site et d'azimut en temps réel par rapport à la fermeture de l'interrupteur 16
et, compte
tenu de cet objectif, donne des résultats plus précis que l'utilisation seule
de la
modélisation complexe, de la modélisation simplifiée.
II est évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées au
mode de réalisation présenté. Ainsi, la boîte 21 peut être remplacée par un
dispositif
comportant des actionneurs par exemple du type électromécaniques ou
pneumatiques.
Les moyens de visée 10 sont placés dans un support du type étui. De ce fait
ils
sont positionnés grossièrement à quelques degrés près.
Sur détection de leur présence un dispositif pneumatique ou électromécanique
vient les plaquer contre les 3 picots décrits précédemment.
Ce faisant, ils sont automatiquement positionnés au centième de degré grâce à
l'action des 3 picots avec les 3 plaquettes. Le recalage a alors lieu.
Par ailleurs, tes moyens de visée peuvent être appliqués à un casque, comme
celui décrit dans le brevet US 4 722 601, à un bandeau ou à des jumelles et le
logiciel
peut comporter un algorithme auto adaptatif pour le calcul de la dérive des
gyromètres.


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Pour ce qui est des éléments 15,25 de positionnement des moyens de visée
dans les moyens de recalage, les 3 plaquettes peuvent chacune comporter une
fente,
ou les moyens peuvent aussi comporter 4 plaquettes dont deux comportant une
fente,
la troisième présente un arrêt et la quatrième forme 1 plan.

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
Administrative Status

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Administrative Status

Title Date
Forecasted Issue Date 2006-02-21
(86) PCT Filing Date 1998-01-19
(87) PCT Publication Date 1998-07-23
(85) National Entry 1998-09-14
Examination Requested 2001-08-30
(45) Issued 2006-02-21
Expired 2018-01-19

Abandonment History

There is no abandonment history.

Payment History

Fee Type Anniversary Year Due Date Amount Paid Paid Date
Application Fee $300.00 1998-09-14
Registration of a document - section 124 $100.00 1999-03-16
Maintenance Fee - Application - New Act 2 2000-01-19 $100.00 1999-12-20
Maintenance Fee - Application - New Act 3 2001-01-19 $100.00 2000-12-13
Request for Examination $400.00 2001-08-30
Maintenance Fee - Application - New Act 4 2002-01-21 $100.00 2001-12-13
Maintenance Fee - Application - New Act 5 2003-01-20 $150.00 2002-12-12
Maintenance Fee - Application - New Act 6 2004-01-19 $150.00 2003-12-19
Registration of a document - section 124 $100.00 2004-07-29
Maintenance Fee - Application - New Act 7 2005-01-19 $200.00 2005-01-19
Final Fee $300.00 2005-11-22
Maintenance Fee - Application - New Act 8 2006-01-19 $200.00 2005-12-06
Maintenance Fee - Patent - New Act 9 2007-01-19 $200.00 2007-01-11
Maintenance Fee - Patent - New Act 10 2008-01-21 $250.00 2008-01-17
Maintenance Fee - Patent - New Act 11 2009-01-19 $250.00 2009-01-19
Maintenance Fee - Patent - New Act 12 2010-01-19 $250.00 2010-01-08
Maintenance Fee - Patent - New Act 13 2011-01-19 $250.00 2011-01-18
Maintenance Fee - Patent - New Act 14 2012-01-19 $250.00 2012-01-09
Maintenance Fee - Patent - New Act 15 2013-01-21 $450.00 2012-12-13
Maintenance Fee - Patent - New Act 16 2014-01-20 $450.00 2013-12-11
Maintenance Fee - Patent - New Act 17 2015-01-19 $450.00 2014-12-24
Maintenance Fee - Patent - New Act 18 2016-01-19 $450.00 2015-11-16
Maintenance Fee - Patent - New Act 19 2017-01-19 $450.00 2016-11-24
Owners on Record

Note: Records showing the ownership history in alphabetical order.

Current Owners on Record
SOFRESUD
Past Owners on Record
ALHADEF, BERNARD
ETAT FRANCAIS, REPRESENTE PAR LE DELEGUE GENERAL POUR L'ARMEMENT
PHILIBERT, GUY
Past Owners that do not appear in the "Owners on Record" listing will appear in other documentation within the application.
Documents

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Document
Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
Number of pages   Size of Image (KB) 
Representative Drawing 1998-12-09 1 3
Abstract 1998-09-14 1 76
Description 1998-09-14 12 734
Claims 1998-09-14 3 139
Drawings 1998-09-14 2 27
Cover Page 1998-12-09 1 56
Description 2005-01-12 12 732
Claims 2005-01-12 3 133
Abstract 2006-01-19 1 76
Representative Drawing 2006-01-25 1 6
Cover Page 2006-01-25 1 44
Fees 1999-12-20 1 35
Fees 2005-01-19 2 44
Assignment 1999-03-16 2 78
Correspondence 1998-11-19 1 37
PCT 1998-09-14 5 177
Assignment 1998-09-14 5 139
Prosecution-Amendment 2001-08-30 1 30
Fees 2002-12-12 1 32
Fees 2000-12-13 1 35
Fees 2001-12-13 1 34
Fees 2003-12-19 1 31
Assignment 2004-07-29 3 76
Prosecution-Amendment 2004-08-26 2 63
Prosecution-Amendment 2005-01-12 6 209
Correspondence 2005-11-22 1 28
Fees 2005-12-06 1 37
Fees 2007-01-11 1 48
Fees 2008-01-17 1 48
Fees 2009-01-19 1 36
Fees 2010-01-08 1 36
Correspondence 2010-08-10 1 46
Fees 2011-01-18 1 36
Fees 2012-01-09 1 36
Fees 2015-11-16 1 33