FR2780773A1 - METHOD AND DEVICE FOR PREPARING THE TOTALLY AUTOMATIC HARMONIZATION OF THE LINES OF SIGHT OF A SIGHT AND THE SEARCHING HEAD OF A WEAPON EQUIPPING AN AIRPLANE - Google Patents

Abstract

Procédé et dispositif pour préparer l'harmonisation totalement automatique des lignes de visée d'un viseur et d'une tête chercheuse d'une installation d'armement équipant un avion. Selon le procédé et avec le dispositif on prépare d'une manière totalement automatique l'angle de commande pour aligner la tête chercheuse en faisant se couper les lignes de visées du viseur et de la tête chercheuse sur la cible pour en déterminer les valeurs de correction de l'angle d'harmonisation.Method and device for preparing the fully automatic harmonization of the lines of sight of a sight and a homing head of an armament installation equipping an airplane. According to the method and with the device, the control angle is fully automatically prepared for aligning the seeker head by cutting the sight lines of the sight and the seeker head on the target to determine the correction values. of the harmonization angle.

Description

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La présente invention concerne un procédé pour préparer l'harmonisation totalement automatique des lignes de visée d'un viseur et d'une tête chercheuse d'un équipement d'armement installé dans un avion.  The present invention relates to a method for preparing the fully automatic harmonization of the lines of sight of a viewfinder and of a search head of armament equipment installed in an aircraft.

Actuellement on harmonise les lignes de visée d'un viseur et la tête chercheuse d'un armement équipant un avion, par exemple un hélicoptère, en procédant manuellement. Pour cela, on réalise une cible munie de marquage. Elle doit être dimensionnée de manière appropriée pour couvrir à la fois le champ de vision du viseur ainsi que la copie de la tête chercheuse (SKN) utilisée pour l'harmonisation car le principe de l'harmonisation manuelle repose sur le parallélisme des lignes de visée du viseur et de la copie de la tête chercheuse. Dans une première étape, l'opérateur/tireur aligne le viseur sur un repère approprié qui représente la cible. Pour des distances connues (dans les directions horizontale et verticale), entre le viseur et le tube de l'arme, on détermine la position de consigne de la ligne de visée de la copie de la tête chercheuse à l' état non chargé (pas de copie de tête chercheuse dans le tube de l'arme) sur la cible. Puis on charge le tube de l' arme avec la copie de la tête chercheuse et avec un laser d'ajustage monté sur l'éjecteur on détermine la déviation entre la position actuelle de la ligne de visée de la copie de la tête chercheuse et la valeur de consigne.  Currently, the lines of sight of a viewfinder and the search head of an armament equipping an aircraft, for example a helicopter, are harmonized by proceeding manually. For this, a target is provided with marking. It must be appropriately sized to cover both the field of vision of the viewfinder as well as the copy of the search head (SKN) used for harmonization because the principle of manual harmonization is based on the parallelism of the sight lines. the viewfinder and the searcher copy. In a first step, the operator / shooter aligns the sight on an appropriate mark which represents the target. For known distances (in the horizontal and vertical directions), between the sight and the barrel of the weapon, one determines the position of reference of the line of sight of the copy of the search head in the unloaded state (not seeker head copy in weapon barrel) on target. Then we load the barrel of the weapon with the copy of the search head and with an adjustment laser mounted on the ejector we determine the deviation between the current position of the line of sight of the copy of the search head and the setpoint.

Toutefois, de tels procédés et dispositifs connus pour déterminer l'angle de commande pour harmoniser les lignes de visée entre le viseur et la tête chercheuse d'un équipement d'armement embarqué dans un hélicoptère, ont précisément l'inconvénient que l'harmonisation se fait manuellement et est de ce fait très longue et imprécise.  However, such known methods and devices for determining the control angle to harmonize the lines of sight between the sight and the search head of an armament equipment on board a helicopter, have precisely the disadvantage that the harmonization is done manually and is therefore very long and imprecise.

La présente invention a pour but de développer un procédé et un dispositif permettant de préparer l'harmonisation totalement automatique des lignes de visée d'un viseur et d'une tête chercheuse d'un équipement d'armement embarqué sur un avion, permettant d'harmoniser d'une manière totalement automatique et avec une grande précision.  The object of the present invention is to develop a method and a device making it possible to prepare the fully automatic harmonization of the lines of sight of a viewfinder and of a search head of armament equipment on board an aircraft, making it possible to harmonize fully automatically and with great precision.

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A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé par les étapes suivantes : alignement du viseur d'un avion seul sur une cible ponc- tuelle, alignement d'une tête chercheuse sur la même cible ponc- tuelle, enregistrement et mise en mémoire des déviations produi- tes par une unité de traitement d'image, sous forme de valeurs de correction pour une utilisation ultérieure, détermination de l'angle de commande pour l'alignement de la tête chercheuse d'une manière totalement automati- que en mettant les lignes de visée du viseur et de la tête chercheuse de façon qu'elles se coupent sur la ci- ble et obtention des valeurs de correction des angles d'harmonisation.  To this end, the invention relates to a method of the type defined above, characterized by the following steps: alignment of the sight of an airplane alone on a point target, alignment of a search head on the same point target tuelle, recording and storage of deviations produced by an image processing unit, in the form of correction values for later use, determination of the control angle for the alignment of the search head of a completely automatically by setting the lines of sight of the viewfinder and the search head so that they intersect on the target and obtain correction values for the harmonization angles.

L'invention concerne également un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé par les moyens suivants : - une installation pour aligner un viseur d'un avion au sol sur une cible ponctuelle, - une installation pour aligner une tête chercheuse sur la même cible ponctuelle, - une unité de traitement d'image pour enregistrer et mé- moriser les déviations produites comme valeurs de cor- rection pour une utilisation ultérieure et - une installation pour déterminer, de manière totalement automatique, l'angle d'attaque pour aligner la tête chercheuse qui fait se couper les lignes de visée du vi- seur et la tête chercheuse au niveau de la cible et pour ainsi déterminer les valeurs de correction de l'angle d'harmonisation.  The invention also relates to a device of the type defined above, characterized by the following means: - an installation for aligning a viewfinder of an aircraft on the ground on a point target, - an installation for aligning a search head on the same target point, - an image processing unit to record and store the deviations produced as correction values for later use and - an installation to determine, fully automatically, the angle of attack to align the finder head which cuts the sight lines of the sight and the finder head at the level of the target and thus determine the correction values of the harmonization angle.

Suivant d'autres caractéristiques avantageuses du procédé : - la détermination totalement automatique de l'angle de com- mande pour aligner la tête chercheuse comprend les étapes suivantes : à partir de la configuration de mesure et avec des rela- tions géométriques :  According to other advantageous characteristics of the method: - the fully automatic determination of the control angle for aligning the search head comprises the following steps: from the measurement configuration and with geometric relationships:

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on détermine les grandeurs d'entrée pour une unité de mise en parallèle, on traite les grandeurs d'entrée pour l'unité de mise en parallèle dans une installation de traitement, de façon à réaliser une convergence des lignes de visée au lieu de rendre celles-ci parallèles, pour que les valeurs émises de l'unité de mise en parallèle, c'est-à-dire l'angle de commande, alignent les lignes de visée de la tête chercheuse sur la cible à une distance prédéterminée, jusqu'à ce que la ligne de visée de la tête chercheuse coupe la ligne de visée du viseur sur la cible ; après détermination de l'angle d'attaque on mémorise les valeurs de correction de l'angle d'harmonisation par le calculateur de conduite de tir. les valeurs de correction de l'angle d'harmonisation découlent des formules suivantes :

et

#LF ou #LF : angle d'harmonisation en azimut ou élévation entre le lanceur et la bride du viseur ##LF ou ##LF : valeur de correction pour #LF ou #LF #VF ou #VF : angle entre l'axe optique (OAV) ou la caméra de visée et la bride du viseur en azimut et en élévation ##VF ou ##VF : valeur de correction pour #VF ou #VF the input quantities for a paralleling unit are determined, the input quantities for the paralleling unit are processed in a processing installation, so as to achieve convergence of the sight lines instead of rendering these parallel, so that the values emitted from the paralleling unit, that is to say the control angle, align the lines of sight of the search head on the target at a predetermined distance, up to 'that the line of sight of the finder head intersects the line of sight of the sight on the target; after determining the angle of attack, the correction values for the harmonization angle are stored by the fire control computer. the correction values for the harmonization angle derive from the following formulas:

and

#LF or #LF: harmonization angle in azimuth or elevation between the launcher and the viewfinder flange ## LF or ## LF: correction value for #LF or #LF #VF or #VF: angle between the axis optical (OAV) or the aiming camera and the viewfinder flange in azimuth and elevation ## VF or ## VF: correction value for #VF or #VF

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#M : angle de l' inclinaison du mât portant le viseur vers l'avant L : éloignement entre le viseur et la cible objet et

11.\f;l:nessen,l1.e;l:nessen : déports angulaires mesurés en azimut et en élévation. #M: angle of inclination of the mast carrying the sight forward L: distance between the sight and the target object and

11. \ f; l: nessen, l1.e; l: nessen: angular offsets measured in azimuth and elevation.

Suivant d'autres caractéristiques avantageuses du dispositif : - l'installation pour déterminer de manière totalement auto- matique l'angle de commande pour aligner la tête chercheuse comprend les installations suivantes : - une installation qui, partant de la configuration de me- sure détermine, par des relations géométriques, les grandeurs d'entrée pour l'unité de mise en parallèle, - une installation de préparation traitant les grandeurs d'entrée destinée à l'unité de mise en parallèle, de façon à obtenir non pas une mise en parallèle des lignes de visée mais une convergence de celles-ci, pour que les valeurs émises par l'unité de mise en parallèle, c'est-à- dire l'angle de commande, alignent la ligne de visée de la tête chercheuse sur la cible à une distance prédéterminée, jusqu'à ce que la ligne de visée de la tête chercheuse coupe la ligne de visée du viseur au niveau de la cible ; - le calculateur de conduite de tir mémorise les valeurs de correction de l'angle d'harmonisation après détermination de l'angle de commande.  According to other advantageous characteristics of the device: - the installation for determining the control angle for aligning the search head in a fully automatic manner comprises the following installations: - an installation which, starting from the measurement configuration, determines , by geometric relationships, the input quantities for the paralleling unit, - a preparation installation processing the input quantities intended for the paralleling unit, so as not to obtain a setting parallel lines of sight but a convergence of these, so that the values emitted by the paralleling unit, that is to say the control angle, align the line of sight of the search head on the target at a predetermined distance, until the line of sight of the search head intersects the line of sight of the sight at the level of the target; - the fire control computer stores the correction values for the harmonization angle after determining the control angle.

- l'unité de mise en parallèle détermine les valeurs de cor- rection de l'angle d'harmonisation à partir des formules suivantes :

- the paralleling unit determines the correction values of the harmonization angle from the following formulas:

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avec

dans ces formules : #LF ou #LF : angle d'harmonisation en azimut et élévation entre le lanceur et la bride du viseur ##LF ou ##LF : valeur de correction pour #LF ou #LF #VF ou #VF : angle entre l'axe optique (OAV) ou la caméra de visée et la bride de visée en azimut et en élévation ##VF ou ##VF : valeur de correction #VF ou #VF #M : angle de l'inclinaison vers l'avant du mât du viseur
L : éloignement entre le viseur et la cible objet ##gemessenAP,##gemessenAP les déports angulaires en azimut et en élévation. with

in these formulas: #LF or #LF: harmonization angle in azimuth and elevation between the launcher and the viewfinder flange ## LF or ## LF: correction value for #LF or #LF #VF or #VF: angle between the optical axis (OAV) or the aiming camera and the aiming flange in azimuth and in elevation ## VF or ## VF: correction value #VF or #VF #M: angle of inclination towards front of viewfinder mast
L: distance between the sight and the target object ## gemessenAP, ## gemessenAP the angular offset in azimuth and in elevation.

On réalise ainsi une harmonisation totalement automatique et précise des lignes de visée du viseur et de la tête chercheuse d'un équipement d'armement embarqué dans un hélicoptère.  We thus achieve a fully automatic and precise harmonization of the lines of sight of the viewfinder and the search head of armament equipment on board a helicopter.

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans les- quels : - la figure 1 est une vue schématique de l'angle de déport en azimut, - la figure 2 montre schématiquement l'angle de déport en élévation.  The present invention will be described below in more detail with the aid of the appended drawings in which: - Figure 1 is a schematic view of the offset angle in azimuth, - Figure 2 shows schematically the angle offset in elevation.

Fréquemment il faut une préparation longue d'un équipement d'armement sur les hélicoptères de transport. A cet effet, il faut déterminer et compenser les tolérances mécaniques entre le viseur équipant le vecteur et les lanceurs fixés à côté du vecteur avec les munitions qui s'y trouvent (dont le poids et la taille sont identiques à ceux d'un engin  Frequently a long preparation of armament equipment is required on transport helicopters. For this purpose, it is necessary to determine and compensate the mechanical tolerances between the sight equipping the vector and the launchers fixed next to the vector with the ammunition which are there (whose weight and size are identical to that of a machine

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volant réel) pour garantir le fonctionnement sur le terrain d'action. Cette opération consiste à aligner la tête chercheuse de l'engin volant, par exemple un engin volant PARS3 ou d'une arme ATA sur la cible saisie par le viseur.  real steering wheel) to guarantee operation on the field of action. This operation consists in aligning the search head of the flying object, for example a PARS3 flying object or an ATA weapon on the target captured by the sight.

Selon l'invention, une procédure d'harmonisation, prévue uniquement à cet effet et à laquelle appartient le procédé selon la présente invention, doit se faire d'une manière totalement automatique.  According to the invention, a harmonization procedure, provided only for this purpose and to which the method according to the present invention belongs, must be carried out in a completely automatic manner.

Le principe de base de l'harmonisation se fait de la manière suivante : le viseur d'un hélicoptère au sol est aligné sur un camion à une distance d'environ cent mètres. La copie de la tête chercheuse doit être alignée également sur la même cible. Usuellement, cela ne réussit que de manière limitée car on a des tolérances mécaniques. Les déviations qui se produisent sont enregistrées et mémorisées par une unité de traitement d'image et servent de valeurs de correction pour une intervention ultérieure.  The basic principle of harmonization is as follows: the sight of a helicopter on the ground is aligned on a truck at a distance of about one hundred meters. The search head copy must also be aligned on the same target. Usually, this only succeeds to a limited extent because there are mechanical tolerances. Deviations that occur are recorded and memorized by an image processing unit and serve as correction values for later intervention.

Le procédé selon la présente invention permet d'exécuter ce principe d' harmonisation notamment de déterminer l'angle d'attaque pour aligner la copie de la tête chercheuse d'une manière totalement automatique. En particulier jusqu'à présent il n'était pas possible, lors de l'harmonisation, de faire concorder les lignes de visée du viseur et la copie de la tête chercheuse sur la cible en un point d'intersection à courtes distances (entre environ 50 mètres et 100 mètres).  The method according to the present invention makes it possible to execute this principle of harmonization, in particular to determine the angle of attack to align the copy of the search head in a fully automatic manner. In particular, until now it was not possible, during harmonization, to match the lines of sight of the viewfinder and the copy of the search head on the target at a point of intersection at short distances (between approximately 50 meters and 100 meters).

Partant de la configuration des mesures (l'hélicoptère constituant le vecteur est au repos au sol, position d'une cible artificielle à environ 100 mètres de distance devant l'hélicoptère, inclinaison du mât de la patte de visée, position du lanceur), on détermine tout d'abord par des relations géométriques et des transformations correspondantes des coordonnées les données d'entrée d'une unité de mise en parallèle. Par le traitement des données ou grandeurs d'entrée dans l'unité de mise en parallèle, on aligne les valeurs que fournit en sortie l'unité de mise en parallèle, c'est-à-dire l'angle de commande, la ligne de visée de la copie de la tête chercheuse sur la cible à la distance prévue.  Starting from the configuration of the measurements (the helicopter constituting the vector is at rest on the ground, position of an artificial target about 100 meters away in front of the helicopter, inclination of the mast of the aiming leg, position of the launcher), the input data of a paralleling unit are first of all determined by geometric relations and corresponding transformations of the coordinates. By processing the data or input variables in the paralleling unit, the values supplied by the paralleling unit are output, that is to say the control angle, the line of aiming the copy of the search head on the target at the planned distance.

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Si dans ces conditions la ligne de visée de la copie de la tête chercheuse coupe la ligne de visée du viseur sur la cible, il n'y a plus de tolérance. Dans le cas contraire, il y a des tolérances mécaniques que peut déceler une unité de traitement d'image.  If under these conditions the line of sight of the searcher head copy crosses the line of sight of the sight on the target, there is no more tolerance. Otherwise, there are mechanical tolerances that can be detected by an image processing unit.

Les grandeurs d'entrée sont appliquées à un circuit de traitement avant d'alimenter l'unité de mise en parallèle. Ce circuit de traitement prépare les grandeurs d'entrée pour avoir non pas une mise en parallèle des lignes de visée mais une convergence de celles-ci.  The input quantities are applied to a processing circuit before supplying the paralleling unit. This processing circuit prepares the input quantities so as not to have the lines of sight in parallel but to converge them.

L'unité de traitement calcule l'angle de déport, c'est-à-dire l'angle suivant lequel un viseur regarderait la cible s'il était mis à la place de la copie de la tête chercheuse (SKN). Ce calcul se fait avec les hypothèses suivantes :
1. Le plan sur lequel se trouve la cible et l'hélicoptère est sensiblement plan en bonne approximation et sans pente,
2. La distance entre le plan de la cible et l'hélicoptère est connue de même que l'inclinaison du mât portant le viseur,
3. L'hélicoptère est aligné pour que son axe longitudinal traverse la surface de la périphérie de la cible,
4. Toutes les indications angulaires servant aux calculs sont en radians,
5. Le système de coordonnées utilisées par le processeur d'attribution (AP) correspond aux conventions de la notice d'informations de l'aviation LN 9300. The processing unit calculates the offset angle, that is to say the angle at which a viewfinder would look at the target if it were put in place of the finder head copy (SKN). This calculation is done with the following assumptions:
1. The plane on which the target and the helicopter are located is substantially plane in good approximation and without slope,
2. The distance between the plane of the target and the helicopter is known as is the inclination of the mast carrying the sight,
3. The helicopter is aligned so that its longitudinal axis crosses the surface of the periphery of the target,
4. All the angular indications used for the calculations are in radians,
5. The coordinate system used by the allocation processor (AP) corresponds to the conventions of the aviation information notice LN 9300.

Les figures 1 et 2 montrent une projection sur le plan (110) (plan x-y) en azimut (fig. 1) et en élévation (fig. 2) représentant ces hypothèses qui englobent l'angle de déport dans le calcul. Pour cela, à la figure 1, la référence #Schiel représente par convention l'angle de déport en azimut et la référence #VF représente l'angle entre l'axe optique du viseur (OAV) ou de la caméra de visée et la bride de visée ; #yLKW représente le déport latéral du viseur dans le plan de la cible.  Figures 1 and 2 show a projection on the plane (110) (x-y plane) in azimuth (fig. 1) and in elevation (fig. 2) representing these hypotheses which include the offset angle in the calculation. For this, in Figure 1, the reference #Schiel conventionally represents the offset angle in azimuth and the reference #VF represents the angle between the optical axis of the viewfinder (OAV) or of the aiming camera and the flange aiming; #yLKW represents the lateral offset of the sight in the plane of the target.

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Selon la figure 2, la référence #Schiel représente par convention l'angle de déport en élévation ; #VF représente l'angle entre l'axe optique du viseur (OAV) ou de la caméra de visée et la bride du viseur ; AZLKW représente le déport vertical du viseur dans le plan de la cible. L'origine du système de coordonnées de référence est fixé dans le viseur ; l'axe d'alignement est parallèle à celui du vecteur.  According to FIG. 2, the reference #Schiel conventionally represents the offset angle in elevation; #VF represents the angle between the optical axis of the viewfinder (OAV) or of the aiming camera and the viewfinder flange; AZLKW represents the vertical offset of the sight in the plane of the target. The origin of the reference coordinate system is fixed in the viewfinder; the alignment axis is parallel to that of the vector.

Dans cette représentation, selon les figures 1 et 2, l'axe optique du viseur peut être considéré comme une flèche qui tourne sur une sphère (cercle tracé en trait plein) autour de la tête du viseur en azimut et en élévation. Cette flèche traverse le plan image à la distance L (L est l'éloignement entre le viseur et la cible) et cela à l'endroit où se trouve la cible objet. A l'endroit de la copie de la tête chercheuse, c'est-à-dire décalée à la distance AL dans la direction x (AL = différence entre l'éloignement viseur-cible et copie de tête chercheuse-cible) et dAZ ou dAZ dans la direction y (dAZ = distance entre le viseur et la copie de la tête chercheuse dans la direction y) et dEL dans la direction z (dEL = distance entre le viseur et la copie de la tête chercheuse dans la direction z), on veut avoir maintenant une seconde visée imaginaire dont l'axe optique est également une flèche rotative qui traverse le plan image à l'endroit de la cible objet (cercle tracé en pointillés). Le modèle d'un viseur imaginaire correspond à la question suivante :
Sous quel angle un viseur placé à l'endroit de la copie de la tête chercheuse regarderait-il la cible objet ? Cet angle représente précisément l'angle de déport. In this representation, according to FIGS. 1 and 2, the optical axis of the viewfinder can be considered as an arrow which rotates on a sphere (circle drawn in solid lines) around the head of the viewfinder in azimuth and in elevation. This arrow crosses the image plane at distance L (L is the distance between the viewfinder and the target) and this at the location where the target object is located. At the location of the search head copy, that is to say offset at the distance AL in the x direction (AL = difference between the sight-target distance and search-target copy) and dAZ or dAZ in the y direction (dAZ = distance between the viewfinder and the copy of the search head in the y direction) and dEL in the z direction (dEL = distance between the viewfinder and the copy of the search head in the z direction), we now want to have a second imaginary sight, the optical axis of which is also a rotating arrow which crosses the image plane at the location of the target object (circle drawn in dotted lines). The model of an imaginary viewfinder corresponds to the following question:
From what angle would a viewfinder placed at the location of the search head copy look at the target object? This angle precisely represents the offset angle.

On peut formuler ce problème en utilisant des matrices de rotation. Ces matrices correspondent de manière générale à la forme suivante : Matrice de rotation en azimut :  We can formulate this problem using rotation matrices. These matrices generally correspond to the following form: Azimuth rotation matrix:

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Matrice de rotation en élévation :

Elevation rotation matrix:

Le système de coordonnées nécessaire pour calculer l'angle de déport est placé avec son origine dans la tête du viseur réel et regarde selon (1,0,0) T , c' est-à-dire dans la direction x de l'axe longitudinal de l'hélicoptère. Pour le viseur réel, en tenant compte de l'inclinaison du mât #M (= angle d'inclinaison du mât du viseur vers l'avant) (= -4 = -0,0698 rad), et l'angle de cardan (angle entre la caméra du viseur et la bride du viseur) #VF et #VF (en azimut et élévation), la cible correspond à l'équation de transformation suivante :

ou de façon correspondante : The coordinate system necessary to calculate the offset angle is placed with its origin in the head of the real viewfinder and looks along (1,0,0) T, that is to say in the direction x of the axis longitudinal of the helicopter. For the real viewfinder, taking into account the tilt of the mast #M (= tilt angle of the viewfinder mast forward (= -4 = -0.0698 rad), and the gimbal angle ( angle between the viewfinder camera and the viewfinder flange) #VF and #VF (in azimuth and elevation), the target corresponds to the following transformation equation:

or correspondingly:

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L'exposant T représente la matrice transposée. L' désigne le rayon d'une sphère entourant le viseur réel et dont l'enveloppe traverse la cible objet à la distance L (L'#L). Après multiplication l'équation (lb) se présente comme suit :

The exponent T represents the transposed matrix. L 'designates the radius of a sphere surrounding the real sight and whose envelope crosses the target object at the distance L (L'# L). After multiplication the equation (lb) is as follows:

Le premier composant du vecteur, c'est-à-dire la distance du point d'intersection dans la plan de la cible, est connu et est égal à L. On obtient ainsi également L'et les composants y et z. The first component of the vector, that is to say the distance from the point of intersection in the plane of the target, is known and is equal to L. This also gives L and the components y and z.

En résumé on a :  In summary we have:

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La position du viseur imaginaire est décalée par rapport à l'origine des coordonnées du viseur réel selon le vecteur de translation T . Par une transformation, le vec- teur v dans le système de coordonnées du viseur réel devient un vecteur u dans le système de coordonnées du viseur imaginaire selon l'équation (4) suivante :

The position of the imaginary viewfinder is offset from the origin of the coordinates of the real viewfinder according to the translation vector T. By a transformation, the vector v in the coordinate system of the real viewfinder becomes a vector u in the coordinate system of the imaginary viewfinder according to the following equation (4):

Dans cette équation l'index Visier représente le viseur. In this equation the Visier index represents the viewfinder.

Dans le cas présent, le vecteur de décalage est donné par la formule suivante :

Pour sign(dAZ) on a : In the present case, the offset vector is given by the following formula:

For sign (dAZ) we have:

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Le point d'intersection de l'enveloppe sphérique du viseur imaginaire et de l'enveloppe sphérique du viseur réel se produit dans le plan cible à l'endroit de la cible (x,y,z)T. Pour le viseur imaginaire à la place de la copie de la tête chercheuse on obtient ainsi l'équation de transformation suivante dans laquelle L" désigne le rayon de la sphère autour du viseur imaginaire :

ou bien

The point of intersection of the spherical envelope of the imaginary viewfinder and the spherical envelope of the real viewfinder occurs in the target plane at the location of the target (x, y, z) T. For the imaginary viewfinder instead of the copy of the search head, the following transformation equation is thus obtained in which L "designates the radius of the sphere around the imaginary viewfinder:

or

L'équation (8) représente un système d'équations non linaires avec trois inconnues dont on peut donner la solution sous une forme non fermée. Une recherche de la solution exacte n'est possible que par un procédé numérique et dépend fortement du choix des bonnes conditions initiales, ce qui n'est pas nécessairement le cas. Si toutefois pour l'harmonisation on se limite à un petit angle du viseur, on peut procéder à différentes simplifications de l'équation (8). En prenant par hypothèse un camion d'une longueur d'environ 10 mètres et d'une hauteur de 4 mètres, une évaluation grossière de l'ordre de grandeur de l'angle de déport prévisible donnera Equation (8) represents a system of non-linear equations with three unknowns whose solution can be given in an unclosed form. A search for the exact solution is only possible by a numerical process and strongly depends on the choice of the good initial conditions, which is not necessarily the case. If however for harmonization we limit ourselves to a small angle of the viewfinder, we can proceed to different simplifications of equation (8). Assuming a truck about 10 meters long and 4 meters high, a rough estimate of the order of magnitude of the predicted offset angle will give

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Dans ces formules schiet et 0 Schâtzung USchiel représentent respectivement l'angle évalué pour et pour #
On peut ainsi, selon une bonne approximation dans l'équation (8), remplacer le terme cosinus par 1 et le terme sinus par son argument. Si on substitue les valeurs déjà obtenues de (x,y,z)T, on obtient le système d'équations suivant :

Cela permet d'extraire les grandeurs recherchées

In these formulas schiet and 0 Schâtzung USchiel respectively represent the angle evaluated for and for #
We can thus, according to a good approximation in equation (8), replace the term cosine by 1 and the term sine by its argument. If we substitute the already obtained values of (x, y, z) T, we obtain the following system of equations:

This makes it possible to extract the quantities sought

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Les valeurs x,y,z viennent des équations (3a, 3c, 3d). Les angles de déport calculés donnent une distribution correcte pour les données d'entrée de l'unité de mise en parallèle ; toutefois, il faut traiter l'angle de cardan de la tête chercheuse calculé de manière indirecte pour la copie de la tête chercheuse ou le processeur d'attribution car la copie de la tête chercheuse ou le processeur d'attribution opère dans un plan image avec des translations et qu'il faut d'abord les transformer en valeurs angulaires. Pour des mouvements de translation, l'ordre des opérations importe peu mais cela n'est pas le cas pour des rotations comme celles effectuées sur le châssis à cardan d'une tête chercheuse. La transformation par calcul des angles de la tête chercheuse en des grandeurs adaptées à la copie de la tête chercheuse ou au processeur d'attribution (AP) sera traitée brièvement ciaprès. The x, y, z values come from the equations (3a, 3c, 3d). The calculated offset angles give a correct distribution for the input data of the paralleling unit; however, it is necessary to process the gimbal angle of the search head calculated indirectly for the copy of the search head or the allocation processor because the copy of the search head or the allocation processor operates in an image plane with translations and that they must first be transformed into angular values. For translational movements, the order of operations does not matter, but this is not the case for rotations like those carried out on the cardan chassis of a search head. The transformation by calculating the angles of the search head into quantities suitable for the copy of the search head or at the attribution processor (AP) will be dealt with briefly below.

La transformation d'un vecteur du système de la copie de la tête chercheuse dans le système du viseur se fait avec les rotations effectuées successivement sur #SK (#SK = angle de la position du lanceur par rapport à l'hélicoptère) (#LF + #M = angle entre la copie de tête chercheuse ou de la tête chercheuse et l'hélicoptère ; #LF = angle de tangage d'amortissement entre le lanceur et la bride du viseur en élévation), sur #SL,k (angle commandé pour le lanceur à tête chercheuse en élévation) et sur #SL,k (angle prévu pour la tête chercheuse-lanceur en azimut) ainsi qu'avec une translation T (voir l'équation (5)).

The transformation of a vector from the search head copy system into the viewfinder system is done with the rotations carried out successively on #SK (#SK = angle of the position of the launcher relative to the helicopter) (#LF + #M = angle between the search head or search head copy and the helicopter; #LF = damping pitch angle between the launcher and the viewfinder flange in elevation), on # SL, k (controlled angle for the search head launcher in elevation) and on # SL, k (angle provided for the search head-launcher in azimuth) as well as with a translation T (see equation (5)).

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En développant par multiplication les équations (12a) ou (12b) donnent les équations suivantes :

Developing by multiplication equations (12a) or (12b) give the following equations:

A partir de l' exigence x = L -AL à l' endroit de la cible on a :

From the requirement x = L -AL at the target location we have:

Les angles pour une copie de tête de recherche de cible ou le processeur d'attribution transmis par le calculateur de conduite de tir (FCC) se détermine comme suit : The angles for a target search head copy or the allocation processor transmitted by the fire control computer (FCC) is determined as follows:

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#SL, #SL = angle d'azimut ou d'élévation, comman- dé de la caméra de la tête chercheuse par rapport aux lan- ceurs.

#SL, #SL = azimuth or elevation angle, controlled by the search head camera relative to the launchers.

Lorsque l'harmonisation est exécutée, le processeur d'attribution (AP) renvoie les différences d'angles me- surés ##gemessenAP,##gemessenAP,##gemessenAP
Dans ces grandeurs, l'indice gemessen correspond à l'indice mesuré. When the harmonization is executed, the allocation processor (AP) returns the measured angle differences ## gemessenAP, ## gemessenAP, ## gemessenAP
In these quantities, the gemessen index corresponds to the measured index.

Les déports obtenus correspondent à la différence entre la valeur de consigne et la valeur réelle. Mais pour le contrôle d'harmonisation on ne sait pas comment répartir l'erreur d'harmonisation en composante en procédant de manière quantitative de sorte qu'il est absolument justifié de considérer par hypothèse que l'erreur provient exclusivement du viseur (position de la cible dans l'image du viseur = valeur réelle ; position de la cible dans l' image de la copie de tête chercheuse = valeur de consigne). La composante de roulis, (c'est-à-dire l'angle de roulis entre le lanceur et  The offsets obtained correspond to the difference between the setpoint and the actual value. But for the harmonization control we do not know how to distribute the harmonization error in component by proceeding quantitatively so that it is absolutely justified to consider by hypothesis that the error comes exclusively from the viewfinder (position of the target in the viewfinder image = actual value; position of the target in the finder head copy image = setpoint). The roll component, (i.e. the roll angle between the launcher and

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la bride du viseur) ##gemessenAP, comme indiqué ci-dessus ne sera plus prise en compte. Ainsi, la suite de l'analyse se limite à l'angle d'azimut ou angle d'élévation.  the viewfinder flange) ## gemessenAP, as indicated above will no longer be taken into account. Thus, the rest of the analysis is limited to the azimuth angle or elevation angle.

Comme les erreurs angulaires dans l'image du vi- seur (système de coordonnées de plan) ont été obtenues, il faut les transformer en des angles correspondants du cardan du viseur (coordonnées sphériques) en tenant compte de l'ordre des rotations du cadre du cardan du viseur. Pour ce- la, le calculateur de conduite de tir transforme tout d'abord les angles mesurés par le processeur d'attribution gemessen AP, ou ##gemessenAP tout d'abord en longueur #y et #z pour calcu- ler à partir de là et à l'aide de l'équation (2) les angles adaptés du cardan du viseur. On a de façon analogue aux équa- tions (15a) et (15b) :

Il en résulte :

As the angular errors in the viewfinder image (plane coordinate system) have been obtained, they must be transformed into corresponding angles in the gimbal of the viewfinder (spherical coordinates) taking into account the order of the rotations of the frame the viewfinder gimbal. For this, the fire control calculator first transforms the angles measured by the gemessen AP allocation processor, or ## gemessenAP first of all in length #y and #z to calculate from there and using equation (2) the adapted angles of the gimbal of the viewfinder. We have analogously to equations (15a) and (15b):

The result is:

La relation entre Ay et Az avec les angles du cardan du viseur découle des équations (3c) et (3d) : The relationship between Ay and Az with the angles of the gimbal of the viewfinder follows from equations (3c) and (3d):

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Comme les déports angulaires prévisibles sont probablement très petits, on peut poser les conditions suivantes :

DVVF. DeVF 1. cosyrVl, cosOAVFl, sinOylVDUrVF et sin8vF8vF On obtient ainsi le système d'équation suivante :

La résolution selon les angles de cardan donne :

As the foreseeable angular offsets are probably very small, the following conditions can be set:

DVVF. DeVF 1. cosyrVl, cosOAVFl, sinOylVDUrVF and sin8vF8vF We thus obtain the following equation system:

The resolution according to the gimbal angles gives:

On substitue les valeurs des équations (17a) et (17b) dans Ay et Az. Comme les valeurs de mesure du processeur d'attribution existent déjà dans le système de la bride du viseur, il n'y aura pas d'autres transformations. Il suffit de veiller à ce que les valeurs de correction soient l'inverse des déports angulaires d'erreurs obtenues. On ob- We substitute the values of equations (17a) and (17b) in Ay and Az. As the measurement values of the allocation processor already exist in the viewfinder flange system, there will be no further transformations. It suffices to ensure that the correction values are the inverse of the angular offsets of errors obtained. We ob-

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tient ainsi pour les valeurs de correction des angles d'harmonisation : ##LF = -##VF (21a) ##LF = -##VF (21b)
Comme dernière étape de la procédure d'harmonisation il faut mémoriser les valeurs des équations (21a) et (21b) dans le calculateur de conduite de tir.holds thus for the correction values of the harmonization angles: ## LF = - ## VF (21a) ## LF = - ## VF (21b)
As a last step in the harmonization procedure, the values of equations (21a) and (21b) must be stored in the fire control computer.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour préparer l'harmonisation totalement automatique des lignes de visée d'un viseur et d'une tête chercheuse d'un équipement d'armement installé dans un avion, caractérisé par les étapes suivantes : - alignement du viseur d'un avion seul sur une cible ponc- tuelle, - alignement d'une tête chercheuse sur la même cible ponc- tuelle, - enregistrement et mise en mémoire des déviations produi- tes par une unité de traitement d'image, sous forme de valeurs de correction pour une utilisation ultérieure, - détermination de l'angle de commande pour l'alignement de la tête chercheuse d'une manière totalement automati- que en mettant les lignes de visée du viseur et de la tête chercheuse de façon qu'elles se coupent sur la ci- ble et obtention des valeurs de correction des angles d'harmonisation.  CLAIMS 1) Process for preparing the fully automatic harmonization of the lines of sight of a sight and a search head of an armament equipment installed in an airplane, characterized by the following stages: - alignment of the sight of a airplane alone on a point target, - alignment of a search head on the same point target, - recording and memorization of deviations produced by an image processing unit, in the form of correction values for later use, - determination of the control angle for aligning the search head in a fully automatic way by placing the lines of sight of the viewfinder and the search head so that they intersect on the target and obtaining the correction values of the harmonization angles. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détermination totalement automatique de l'angle de commande pour aligner la tête chercheuse comprend les étapes suivantes : à partir de la configuration de mesure et avec des relations géométriques : on détermine les grandeurs d'entrée pour une unité de mise en parallèle, on traite les grandeurs d'entrée pour l'unité de mise en parallèle dans une installation de traitement, de façon à réaliser une convergence des lignes de visée au lieu de rendre celles-ci parallèles, pour que les valeurs émises de l'unité de mise en parallèle, c'est-à-dire l' angle de commande, alignent les lignes de visée de la tête chercheuse sur la cible à une distance prédétermi- née, jusqu'à ce que la ligne de visée de la tête cher- cheuse coupe la ligne de visée du viseur sur la cible. 2) Method according to claim 1, characterized in that the fully automatic determination of the control angle for aligning the search head comprises the following steps: from the measurement configuration and with geometric relationships: the magnitudes d are determined input for a paralleling unit, the input quantities for the paralleling unit are processed in a processing installation, so as to converge the sight lines instead of making them parallel, so that the values emitted from the paralleling unit, that is to say the control angle, align the sight lines of the search head on the target at a predetermined distance, until that the line of sight of the search head intersects the line of sight of the viewfinder on the target. <Desc/Clms Page number 21> <Desc / Clms Page number 21> 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par l'étape suivante : après détermination de l'angle d'attaque on mémorise les valeurs de correction de l'angle d'harmonisation par le calculateur de conduite de tir. 3) Method according to any one of claims 1 or 2, characterized by the following step: after determination of the angle of attack, the correction values of the harmonization angle are memorized by the fire control computer . 4 ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les valeurs de correction de l'angle d'harmonisation découlent des formules suivantes : 4) Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the values of correction of the harmonization angle result from the following formulas:

et  and

#LF ou #LF : angle d'harmonisation en azimut ou élévation entre le lanceur et la bride du viseur ##LF ou ##LF : valeur de correction pour #LF ou #LF #VF ou #VF : angle entre l'axe optique (OAV) ou la caméra de visée et la bride du viseur en azimut et en élévation ##VF ou ##VF : valeur de correction pour #VF ou #VF #M : angle de l'inclinaison du mât portant le viseur vers l'avant L : éloignement entre le viseur et la cible objet et  #LF or #LF: harmonization angle in azimuth or elevation between the launcher and the viewfinder flange ## LF or ## LF: correction value for #LF or #LF #VF or #VF: angle between the axis optical (OAV) or the aiming camera and the viewfinder flange in azimuth and elevation ## VF or ## VF: correction value for #VF or #VF #M: angle of inclination of the mast carrying the viewfinder towards the front L: distance between the viewfinder and the target object and

eemessen>9gemessen déports angulaires mesurés en azimut et en élévation.  eemessen> 9gemessen angular offsets measured in azimuth and elevation. <Desc/Clms Page number 22><Desc / Clms Page number 22> 5 ) Dispositif pour préparer l'harmonisation totalement automatique des lignes de visée du viseur et de la tête chercheuse d'un équipement d'armement d'un avion, caractérisé par les moyens suivants : - une installation pour aligner un viseur d'un avion au sol sur une cible ponctuelle, - une installation pour aligner une tête chercheuse sur la même cible ponctuelle, - une unité de traitement d'image pour enregistrer et mé- moriser les déviations produites comme valeurs de cor- rection pour une utilisation ultérieure et - une installation pour déterminer, de manière totalement automatique, l'angle d'attaque pour aligner la tête chercheuse qui fait se couper les lignes de visée du vi- seur et la tête chercheuse au niveau de la cible et pour ainsi déterminer les valeurs de correction de l'angle d'harmonisation.  5) Device for preparing the fully automatic harmonization of the lines of sight of the viewfinder and the search head of an aircraft weapon equipment, characterized by the following means: - an installation for aligning a viewfinder of an aircraft on the ground on a point target, - an installation for aligning a search head on the same point target, - an image processing unit to record and store the deviations produced as correction values for later use and - an installation for determining, fully automatically, the angle of attack for aligning the search head which cuts the sight lines of the sight and the search head at the target level and thus to determine the correction values of the harmonization angle. 6 ) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'installation pour déterminer de manière totalement automatique l'angle de commande pour aligner la tête chercheuse comprend les installations suivantes : une installation qui, partant de la configuration de me- sure détermine, par des relations géométriques, les grandeurs d'entrée pour l'unité de mise en parallèle, une installation de préparation traitant les grandeurs d'entrée destinée à l'unité de mise en parallèle, de façon à obtenir non pas une mise en parallèle des lignes de visée mais une convergence de celles-ci, pour que les valeurs émises par l'unité de mise en parallèle, c'est-à-dire l'angle de commande, alignent la ligne de visée de la tête chercheuse sur la cible à une distance prédéterminée, jusqu'à ce que la ligne de visée de la tête chercheuse coupe la ligne de visée du viseur au niveau de la cible. 6) Device according to claim 5, characterized in that the installation for determining the control angle for aligning the search head fully automatically comprises the following installations: an installation which, starting from the measurement configuration, determines, by geometric relationships, the input quantities for the paralleling unit, a preparation installation processing the input quantities intended for the paralleling unit, so as to obtain not a paralleling of the lines of sight but a convergence thereof, so that the values emitted by the paralleling unit, that is to say the control angle, align the line of sight of the search head with the target at a predetermined distance, until the line of sight of the search head intersects the line of sight of the sight at the level of the target. <Desc/Clms Page number 23> <Desc / Clms Page number 23> 7 ) Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le calculateur de conduite de tir mémorise les valeurs de correction de l'angle d'harmonisation après détermination de l'angle de commande. 7) Device according to claim 5 or 6, characterized in that the firing control computer stores the correction values of the harmonization angle after determining the control angle. 8 ) Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'unité de mise en parallèle détermine les valeurs de correction de l'angle d'harmonisation à partir des formules suivan- tes : 8) Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the paralleling unit determines the correction values of the harmonization angle from the following formulas:

avec  with

dans ces formules : #LF ou #LF : angle d'harmonisation en azimut et élévation entre le lanceur et la bride du viseur ##LF ou ##LF : valeur de correction pour #LF ou #LF #VF ou #VF : angle entre l'axe optique (OAV) ou la caméra de visée et la bride de visée en azimut et en élévation ##VF ou ##VF : valeur de correction #VF ou #VF #M : angle de l'inclinaison vers l'avant du mât du viseur  in these formulas: #LF or #LF: harmonization angle in azimuth and elevation between the launcher and the viewfinder flange ## LF or ## LF: correction value for #LF or #LF #VF or #VF: angle between the optical axis (OAV) or the aiming camera and the aiming flange in azimuth and in elevation ## VF or ## VF: correction value #VF or #VF #M: angle of inclination towards front of viewfinder mast <Desc/Clms Page number 24><Desc / Clms Page number 24> L : éloignement entre le viseur et la cible objet ##gemessenAP,##gemessenAP les déports angulaires en azimut et en élévation. L: distance between the sight and the target object ## gemessenAP, ## gemessenAP the angular offset in azimuth and in elevation.