WO2021048474A1 - Autonomous and intelligent defence system - Google Patents

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WO2021048474A1
WO2021048474A1 PCT/FR2020/051280 FR2020051280W WO2021048474A1 WO 2021048474 A1 WO2021048474 A1 WO 2021048474A1 FR 2020051280 W FR2020051280 W FR 2020051280W WO 2021048474 A1 WO2021048474 A1 WO 2021048474A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
robot
target
weapon
turret
firing
Prior art date
Application number
PCT/FR2020/051280
Other languages
French (fr)
Inventor
Fabrice Gautier
Original Assignee
Gautier Investissements Prives
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gautier Investissements Prives filed Critical Gautier Investissements Prives
Publication of WO2021048474A1 publication Critical patent/WO2021048474A1/en

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H7/00—Armoured or armed vehicles
    • F41H7/005—Unmanned ground vehicles, i.e. robotic, remote controlled or autonomous, mobile platforms carrying equipment for performing a military or police role, e.g. weapon systems or reconnaissance sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A23/00—Gun mountings, e.g. on vehicles; Disposition of guns on vehicles
    • F41A23/24—Turret gun mountings

Definitions

  • the present invention belongs to the field of armaments, in particular autonomous weapons known as “military robots”, and relates more particularly to an autonomous and intelligent space defense and security system, of the land vehicle type, capable of neutralizing enemy targets. , and / or dangerous, of different natures by decision-making based on artificial intelligence.
  • target acquisition data such as infrared imaging, laser range finding, and stabilization
  • a mechanical positioning device to automatically steer the gun.
  • the shooting control system has a problem that the range of surveillance by a camera of the system is limited.
  • the conventional surveillance system using a single video camera or a common surveillance camera is a basic system based on the concept of automation, not a system capable of intelligently recognizing a target and following it automatically.
  • robot shooters are equipped with cameras and weapons of different calibers, and are remotely piloted (or remotely operated) by human operators.
  • these robots constitute advantageous tactical support and / or cover for soldiers in the event of intense combat. For example, when the enemy is entrenched behind a wall, the robot can advantageously go around the wall and shoot him.
  • the Samsung SGR-A1 is a sentinel military robot, described in document US 2007/0208459, capable of detecting targets such as human figures advancing, day or night by means of thermal and infrared cameras, in order to then point his weapon, automatically, at said targets, and possibly shoot. Shooting, as the last step in this process, requires the upstream of a human operator according to certain rules of military ethics.
  • the present invention aims to overcome the drawbacks of the state of the art, in particular the absence of decision-making based on artificial intelligence which would make it possible to analyze the targets in order to choose the most suitable mode of defense.
  • the present invention relates to a defense and security robot, able to operate autonomously, comprising a detection unit, comprising at least one image sensor, a firing turret, and a base containing a central computer.
  • a detection unit comprising at least one image sensor
  • a firing turret comprising at least one image sensor
  • a base containing a central computer comprising a central computer.
  • the firing turret is equipped with at least two weapons of different calibers and is rotatably mounted around a longitudinal axis Z of the robot to allow automatic aiming at a target with the appropriate weapon, said weapon. being chosen according to a classification of the target, obtained by artificial intelligence algorithms implemented by the central computer.
  • the firing turret comprises a light weapon, of the assault rifle type, a cadence weapon, of the machine gun type, and a heavy weapon, of the artillery type such as a rocket launcher, each of said weapons being coupled to a mechanical positioning device.
  • the detection unit comprises three image sensors arranged so that their axes form in pairs an angle of 120 °, and each having an angular opening sufficient to allow a 360 ° vision.
  • each image sensor is a thermal, infrared or multispectral optical camera, implementing programs for automatic adjustment and tracking of moving objects.
  • the detection unit comprises a remote sensing instrument, of radar or Lidar type, and the robot further comprises a radiofrequency communication module and a geolocation module for a satellite positioning system.
  • the robot comprises a telescopic deployment mechanism consisting of an upper part, placed between the firing turret and the detection unit, and a lower part, placed between the base and said turret, said mechanism forming vary the height of the robot between a closed position and an open position.
  • the base has retractable or retractable feet, inclined relative to the longitudinal axis Z of the robot so as to stabilize the robot when it is in the firing phase.
  • the base is equipped with movement members, such as wheels and casters to facilitate movement and transport of the robot.
  • the invention also relates to a method of defense and security in the context of a military or surveillance operation, implemented by the robot as it has been presented, and comprising:
  • the method further comprises, between the detection step and the classification step, the following steps:
  • the method further comprises a step of secure communication with a human operator, said step comprising sub-steps of: - sending to a secure server by a blockchain (or blockchain) data from the target classification step;
  • the operations of the target classification step by artificial intelligence are based on specific standardized classifiers.
  • the fundamental concepts of the invention having just been explained above in their most elementary form, other details and characteristics will emerge more clearly on reading the description which follows and with reference to the appended drawings, giving by way of nonlimiting example of the embodiments of a defense and security robot and of an associated method in accordance with the principles of the invention.
  • Figure 1 a schematic perspective view of a defense system according to one embodiment of the invention
  • Figures 2a and 2b side views of the defense system in closed position (2a) and in open position (2b);
  • Figure 3 a schematic top view of the detection unit of the defense system according to one embodiment of the invention.
  • Figure 4 a schematic view from below of the base of the defense system according to one embodiment of the invention.
  • Figure 5 a diagram of the different degrees of freedom in rotation of the firing turret according to the invention.
  • FIG. 6 a schematic section along a transverse plane of the firing turret according to one embodiment of the invention
  • FIG. 7 a schematic block diagram of the defense system according to one embodiment of the invention
  • Figure 8 the main steps of the defense process according to the invention
  • Figure 9 the steps of the defense method according to one embodiment of the invention.
  • sentinel robot or by extension “robot”, is used to denote an autonomous defense system according to the invention.
  • FIG. 1 schematically represents a sentinel robot 100 mainly comprising a detection unit 10, capable of automatically recognizing different targets (humans, vehicles, etc.), a rotating firing turret 20, equipped with war weapons of different calibers, and a base 30 supporting the rest of the robot and containing a central computer as well as other electronic components detailed below, said base also makes it possible to provide the inertia necessary for stabilizing the robot when it comes into action.
  • the sentinel robot 100 is capable, depending on the nature of the target, of aiming and firing at said target with the most suitable weapon by automatically orienting its firing turret 20.
  • the firing protocol can be controlled automatically by a gun. artificial intelligence or remotely controlled by a human operator. This last mode of operation meets certain regulations in force.
  • the sentinel robot 100 has a generally cylindrical shape with a circular base, which ends in a spherical portion housing the detection unit 10.
  • the robot thus has a symmetry of revolution adapted to its operation at 360 °.
  • this shape gives the sentinel robot 100 an advantageous compactness for better discretion and reduced bulk.
  • the detection unit 10 comprises image sensors 11, a remote sensing instrument 12, and, due to its positioning at the top of the sentinel robot 100, also includes a monitoring module. communication 13 connected to an antenna 131 as well as a geolocation module 14 for a satellite positioning system. Therefore, the detection unit 10 makes it possible, in addition to the detection of targets, to provide the wireless functionality of the sentinel robot.
  • the detection unit 10 can be equipped with additional components and sensors such as weather sensors, light sensors, laser rangefinders, etc.
  • the various elements of the detection unit 10 are placed in an envelope having a cylindrical lower part with a circular base, ensuring continuity with the shape of the firing turret 20, surmounted by a dome-shaped hemispherical part.
  • This particular embodiment of the detection unit 10 offers advantageous compactness and discretion, and allows for example the integration of a 360 ° panoramic visor behind which the image sensors 11 are positioned.
  • hemispherical part of the detection unit 10 can, like a radome, serve to house various sensors and components, and in particular radiocommunication components, and to protect them from bad weather.
  • the envelope of the detection unit 10 comprises on its periphery, facing each image sensor 11, a flat and transparent facet 111 so as not to alter the optical properties of the rays reaching the objectives.
  • image sensors These facets 111 are shown diagrammatically in FIG. 3.
  • the objectives of the image sensors 11 are protected from impacts by the envelope, formed for this purpose of a preferably thick and resistant bulletproof layer. In the event of light to medium impacts causing damage to the the envelope only, it suffices to replace the envelope, the image sensors remaining intact.
  • the image sensors 11 are configured and arranged in the detection unit 10 so as to allow a permanent 360 ° vision, said unit may for example comprise three image sensors, or more, arranged uniformly on a circle, with an angular offset of 120 °, or less depending on the number of sensors.
  • FIG. 3 illustrates an optimum embodiment with three image sensors 11, the axes of which form two by two an angle substantially equal to 120 °.
  • Each image sensor 11 has an angular aperture a sufficient to allow a 360 ° view of the assembly without any dead zones, or with extremely negligible dead zones located in a very close vicinity of the detection unit 10 (s 'extending between two successive image sensors and exceeding the envelope of said unit by a few centimeters), in no way altering the detection of targets.
  • These dead zones can be compensated for by slight rotations of the image sensors, for example.
  • image sensors 11 are high-performance high-definition (HD) cameras offering high resolution, depth of field and angular aperture.
  • the image sensors 11 are thermal, infrared optical (IR) or multispectral cameras allowing day and night visions, equipped with acquisition, imaging (thermographic, radiometric, etc.) and communication modules. , processing, monitoring (or “tracking”), as well as other specific electronic modules.
  • IR infrared optical
  • the image sensors 11 are so-called “military” advanced technology cameras characterized by their optical systems for precise measurements (of temperature for example) under extreme conditions, their ultra-sensitive detectors, their processing power, their resolution, their compactness, their automatic orientation mechanism, etc.
  • the different cameras 11, evenly distributed in the detection unit 10, have overlapping fields of view, and therefore they each give an image for the same region of space. So that the image analysis does not relate to a redundant image supplied by two different cameras, the cameras 11 send their information to an on-board computer responsible for merging the different images. This gives more reliable and precise images of the overlapping areas.
  • the remote sensing instrument 12 is a mobile type radar which allows 360 ° surveillance.
  • the radar 12 can be mounted on a rotating platform actuated by a specific electric motor.
  • the radar 12 is of military technology and is characterized by a range and a radius of action adapted to the operation of the sentinel robot 100.
  • the radar 12 has a range at least equal to double or triple the greater firing range of the firing turret 20.
  • the radar 12 can perform one or more defense functions, and serve for example as a “counter-battery” ballistic radar, by determining the starting point of an artillery fire.
  • enemy guns, mortars or even rocket launchers
  • the trajectory of the projectiles in order to respond as quickly as possible (by shots from the robot or from another source chosen by the operator)
  • the operators of the sentry robot can then coordinate the movement of friendly troops, warn them of dangers and avoid fratricidal fire.
  • the implementation of the radar 12 may consist in detecting shots within a radius of several kilometers, regardless of the weather conditions, then identifying the type of missile and analyzing its trajectory, in order to calculate the point of impact. If the Sentry Robot is threatened, it sets off and shoots down the target in mid-flight, or moves to avoid the shot.
  • the communication module 13 mainly comprises a radio transmitter and a radio receiver connected to the antenna 131, and allows via a secure radiofrequency communication an exchange of data between the sentinel robot 100 and a remote operator station, located in a command base 200 for example.
  • the telecommunications security of the sentinel robot 100 can be achieved by an on-board hardware solution, or by any cryptographic protocol with the highest security standards.
  • the geolocation module 14 for a satellite positioning system is of the GPS module type, incorporating a receiving terminal, and making it possible to determine the position of the sentinel robot 100.
  • the sentinel robot 100 can, by determining the relative positions of the targets (positions in relation to the robot), calculate their absolute positions (geographical positions), to transmit them to the command center as it will be. described later.
  • the detection unit 10 as described thus allows the sentinel robot 100 to constantly monitor a determined area, to detect any suspicious intrusion and to be on the lookout for any threat, in order to then activate its firing turret 20.
  • the firing turret 20 is rotatably mounted around the longitudinal axis Z of the sentinel robot 100 and mainly comprises weapons 21, integral with the turret and arranged in radial directions thereof, as well as a motor 22, actuating the rotational movement of the turret.
  • the rotation of the firing turret 20 is ensured by a mechanism, not shown, coupled to the motor 22, the motor-mechanism assembly allowing rotations, in fractions of a revolution or in complete revolutions, with extreme angular precision to ensure the correct positioning of the firing turret 20, even at very high angular speed.
  • the various servo-controls of the sentinel robot 100 and in particular the servo-control of the angular speed and position of the firing turret 20, exhibit great robustness in performance and stability.
  • each weapon 21 is mounted articulated and can be driven with a relative movement with respect to the turret to aim at the target.
  • Such a movement essentially breaks down into two rotations (Q, ⁇ p) in spherical coordinates in a local coordinate system (centered on the articulation between the weapon and the turret) linked to the turret. Therefore, each gun 21 is mounted on the turret 20 by means of a motorized mechanism 211, comprising for example a geared motor and a controller, which makes it possible to orient the barrel of said weapon to aim at a given target.
  • the different degrees of freedom in rotation of the firing turret 20 and of its weapons 21 are shown diagrammatically by curved arrows in FIG. 5.
  • FIG. 6 represents an exemplary embodiment in which the firing turret 20 comprises weapons of different fire powers: a light weapon 21a, a high rate weapon 21b and a heavy weapon 21c.
  • the light weapon 21a is preferably a precision automatic weapon such as an assault rifle, suitable for targets made up of less than ten individuals grouped together and without cover (vehicle or other shield).
  • the 21b high-rate weapon, or machine gun is reserved for targets that are scattered or very close to the sentry robot.
  • the 21c heavy weapon is an artillery piece such as a rocket launcher or, if the dimensions of the sentry robot permit, an anti-tank type missile launcher. This weapon is suitable for large targets such as military vehicles, tanks, etc.
  • the barrels of the various weapons are placed in firing windows formed in the firing turret 20 and each having the dimensions necessary for the movement of the corresponding weapon.
  • the operation of the sentinel robot 100 necessarily involves coordination between the firing turret 20 and the detection unit 10. This coordination is ensured for the most part by the base 30 which processes the information coming from the detection unit 10 to establish instructions for the firing turret 20.
  • the base 30 of the sentinel robot 10 provides both a functional role, by centralizing all the processing necessary for the operation of the robot and by managing the interactions between its various elements, and a structural role by providing the inertia necessary for the dynamic stability of the robot. robot.
  • the base 30 mainly comprises a central computer 31, the real “brain” of the operations, a device for supplying electrical energy 32, a motor 33 for moving the sentinel robot 100, (may be supplemented).
  • the central computer 31 comprises a processor 311, or several processors in parallel on a "multicore” server, executing the various programs of the sentinel robot and which can also be connected to, or contain, specific auxiliary processing units such as a control unit.
  • digital signal processing optimized for filtering and signal extraction operations for example, said computer also comprises a memory and storage unit 312, making it possible to store data and operate the on-board software, and a transmission unit data 313 shared between the different elements of the sentinel robot in the form of computer buses and allowing data exchanges between said elements by electric lines.
  • the central computer 31 implements artificial intelligence algorithms 314 (hereinafter referred to as “artificial intelligence”), developed by the applicant, reproducing cognitive decision-making processes according to the situations and performing various object recognition with great precision.
  • artificial intelligence gives the sentinel robot 100 both autonomy and efficiency surpassing human performance, and in particular that of elite soldiers, in particular with regard to the recognition / identification of distant targets as well as rapid analysis and precise situations, taking into account a large amount of data (big data). This operation based on artificial intelligence is described below.
  • the electric power supply device 32 is a rechargeable electric battery with great autonomy, supplying the electric energy necessary for the operation of each electric component of the sentinel robot 100. Preferably, the management and distribution of the electric energy are ensured. by an integrated power management circuit 321.
  • the motor 33 makes it possible to tow the sentinel robot 100, which can then move at low speed in order to improve firing positions or to reach targets entrenched behind obstacles.
  • the sentinel robot 100 is provided, at the level of the base 30, with a set of wheels, for example composed of two steered wheels 34 coupled to the motor 33 and a free spherical roller 35, as shown in FIG. figure 4.
  • the base 30 of the sentinel robot 100 may include cooling fins 36, visible in FIGS. 2a and 2b, as well as fans for cooling the on-board electronics in the event of overheating, especially in a hot environment.
  • the base 30 can also include an annular base 37 having a large mass for ballasting the sentinel robot, and in which fixing holes 371, visible in FIG. 1, can be made in order to allow the fixing of said robot on a support (platform , vehicle, armored vehicle, etc.) for a static operating mode, more suited to border surveillance missions, for example.
  • a support platform , vehicle, armored vehicle, etc.
  • the sentinel robot 100 comprises a telescopic deployment mechanism between a closed position, of minimum height, shown in Figure 2a and an open position, of maximum height, shown in Figure 2b.
  • This telescopic mechanism comprises an upper part 41, between the detection unit 10 and the firing turret 20, and a lower part 42 between said turret and the base 30, each part of the mechanism being actuated, for example, by a mechanical device. adapted or by jack.
  • Each part, upper 41 and lower 42, of the telescopic mechanism preferably consists of two interlocking sections as illustrated in FIG. 2b.
  • the telescopic mechanism can be designed so that in the closed position of the sentry robot 100, the upper part 41 is contained in the firing turret 20, and the lower part 42 in the base 30.
  • the base 30 can also be provided with feet 38, visible in FIG. 2b, which deploy under the sentinel robot 100 to, on one side, raise it to an additional height, both in the open position and in the closed position. , and on the other hand, stabilize it during a firing sequence.
  • each foot 38 has a plate 381 by which it rests on the ground.
  • the base 30 comprises three feet 38 arranged in a triangle, and whose axes are inclined relative to the longitudinal axis Z of the robot, thus forming a tripod.
  • the deployment of the legs 38 is automated and can be achieved by sliding said legs inside the base 30 between a retracted position, in which each leg is housed for the most part in a complementary volume inside the base, and a deployed position in which each foot supports the sentinel robot 100.
  • the sentinel robot 100 can also tilt relative to the vertical by varying the level of the strokes of the different feet 38 (two feet protruding more than the third, for example).
  • the inclination of the robot makes it possible to increase the range of the weapons of the firing turret 20 by favoring tense shots (with an initial speed vector inclined relative to the horizontal).
  • the Sentinel Robot 100 is armored over much of its outer surface to withstand bullet holes, explosions, and flying various debris.
  • the armor of the firing turret 20 and of the base 30 is of the reactive or homogeneous laminated type
  • the envelope of the detection unit 10 is for its part made of a material allowing the vision of the on-board cameras while being shielded, such as armored glass.
  • step 540 (systematic) for orienting the firing turret
  • the watch and surveillance step 510 consists in securing a perimeter around the sentinel robot, which could for example correspond to a sensitive military zone (base, camp, test site, etc.) or simply to a border post between two countries in conflict, by a permanent observation carried out by means of the detection unit 10, and more particularly by means of the cameras 11 and / or the radar 12 which constitute the detection and tracking devices.
  • the detection step 520 corresponds to the recording by the detection unit 10 of an anomaly occurring in the observed zone, such as a human intrusion, and / or of a vehicle, picked up by the cameras 11 or an passage of a projectile probed by the radar 12.
  • the identification and analysis step 530 corresponds to the processing carried out by the central computer in order to determine the nature of the target. Identification is based on the execution of artificial intelligence with the implementation of standardized classifiers allowing to recognize objects, people, a set of objects, a combination of these elements, etc. Identification makes it possible, for example, to distinguish friendly or enemy soldiers using specific indicators (uniforms, coats of arms, vehicles, etc.) entered in artificial intelligence. Circumstantial analysis also relies on the execution of artificial intelligence with consideration of contextual data to perform predictive analysis and anticipate threats.
  • Step 530 also allows the sentinel robot to determine the correct weapon based on the target.
  • a procedure based on a warning shot can be activated, as can a silent or non-silent alert and warning message procedure. This procedure will be activated by the command according to the class of use of the robot and the level of security required according to the potential threats envisaged.
  • the step 540 for orienting the firing turret consists in rotating the turret so that the chosen weapon (depending on the nature of the target) points in the direction of the target.
  • This rotation can be done at different angular speeds depending on several parameters such as the imminence of the threat, the distance from the target, the number of simultaneous targets, the energy saving of the electric battery, etc.
  • the attitude of the sentry robot, including the rotational speed of its firing turret should remain faster than the gestures of a human soldier, to ensure a tactical advantage in terms of performance and precision.
  • the basic characteristic time corresponding to an entire revolution of the turret, should preferably be of the order of a fraction of a second.
  • the target sighting step 550 corresponds to an automatic maneuver performed by the appropriate weapon pointing the target, to orient the barrel of the appropriate weapon as a function of the target location and typology data received from the central computer. As long as the shot or the shot sequence is not executed, this step is maintained. In other words, the weapon continues to aim at the target, which in this case becomes a locked target.
  • Decision-making step 560 can be automatic or manual.
  • the artificial intelligence is responsible for determining what action the robot should take in view of the target identified and analyzed. Some decisions may be obvious, such as shooting down an enemy soldier who shoots allies, targets the sentry robot, or tries to enter a sensitive area armed with explosives, for example. Other decisions require further analysis in order for the outcome to be relatively consistent with a human reaction. This analysis can result from machine learning based on data from simulations carried out by human soldiers during training sessions, for example. In addition, this machine learning can be continuously refined manually to minimize the robot error rate.
  • the artificial intelligence developed by the applicant achieves correlations with human decisions exceeding 90%.
  • a human operator takes control of the sentinel robot to control it remotely and orchestrate its various actions (firing, interventions, taking control of the cameras of the detection unit, etc.).
  • the human operator can at any time switch between automatic mode and manual mode, and in addition, favor a combined mode in which the robot operates in automatic mode throughout the entire process except with regard to the execution of the decision, in which case validation is requested from the human operator.
  • the human operator confirms or cancels the decision of the artificial intelligence and, if necessary, takes another decision which seems to him to be more appropriate.
  • the execution step 570 ends the (one-off) action of the sentinel robot and can be operated in automatic mode or in manual mode, the latter case necessarily being accompanied by human authorization.
  • FIG. 9 represents the steps for implementing the method according to a particular embodiment.
  • the method comprises:
  • step 525 for processing and analyzing the images by artificial intelligence
  • the decision step 560 which can be executed just after the classification step 530, in parallel with the steps 531, 540 and 550;
  • This method is also accompanied by a step 600 of communication with the operator comprising sub-steps of:
  • the step 521 of adjustment and automatic adjustment corresponds to the various treatments carried out by the cameras of the robot, such as the automatic focusing (or autofocus), the magnification, the framing and others, in order to obtain an exploitable image. by the central computer.
  • the step 522 of following the target is carried out by means of dedicated functionalities installed in the computers of the cameras and makes it possible to continuously calculate the position of the moving target to allow the robot, if necessary, to aim and shoot quasi. instantly.
  • the defense and security method as described can be applied regardless of the number of targets.
  • the method is implemented repeatedly for each target detection.
  • the robot detects several targets at the same time, or more precisely in a period of time shorter than the process loop time, it performs an ordering of the targets according to several factors and then triggers an optimized action.
  • factors are for example the distance from the target, the typology of the target, the time required to neutralize the target, the ammunition available, the speed of progression of the target, as well as other priority criteria that can be admitted in robot optimization algorithms.
  • the robot when the robot detects a slowly advancing tank and a lightly armed soldier very close, and the light weapon and the heavy weapon of the turret cannot simultaneously aim at both targets, the robot chooses to '' attack the tank as a priority with the heavy weapon to cancel the threat of an imminent shot with more serious consequences, before neutralizing the soldier who, in the meantime, can only inflict limited damage to the robot.
  • the operation of the sentry robot necessarily follows the steps of a maintenance process for quickly changing the batteries and filling the ammunition tanks for the various weapon systems.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

The present invention relates to a defence and security robot (100) capable of operating autonomously and comprising a detection unit (10) which comprises at least one image sensor (11), a firing turret (20), and a base (30) containing a central computer (31), the firing turret being provided with at least two weapons (21) of different calibres and being mounted so as to be able to rotate about a longitudinal axis (Z) of the robot to make it possible to automatically aim at a target with the appropriate weapon, the weapon being chosen according to a classification of the target, which classification is obtained by artificial intelligence algorithms used by the central computer. The invention also relates to a defence and security method implemented by the robot in the context of a military or surveillance operation.

Description

Système de défense autonome et intelligent Autonomous and intelligent defense system
DOMAINE TECHNIQUE TECHNICAL AREA
La présente invention appartient au domaine de l’armement, notamment des armes autonomes dites « robots militaires », et concerne plus particulièrement un système autonome et intelligent de défense et de sécurisation d’espace, de type engin terrestre, capable de neutraliser des cibles ennemies, et/ou dangereuses, de différentes natures par prise de décision basée sur une intelligence artificielle. The present invention belongs to the field of armaments, in particular autonomous weapons known as “military robots”, and relates more particularly to an autonomous and intelligent space defense and security system, of the land vehicle type, capable of neutralizing enemy targets. , and / or dangerous, of different natures by decision-making based on artificial intelligence.
ÉTAT DE L’ART STATE OF THE ART
Historiquement, le développement des armes a été conditionné par plusieurs facteurs comme la dissuasion, l'efficacité et la sécurité. Ainsi, désireux de disposer d'armes de plus en plus efficaces, les fabricants d'armes n'ont de cesse d’imaginer des armes incorporant les technologies les plus récentes, allant jusqu’à concevoir des systèmes d’armes pilotés à distance par des opérateurs humains éloignés de leur zone d'action. Historically, the development of weapons has been conditioned by several factors such as deterrence, efficiency and security. Thus, eager to have more and more effective weapons, weapon manufacturers never stop imagining weapons incorporating the most recent technologies, going so far as to design weapons systems remotely piloted by human operators far from their area of action.
Les progrès récents en matière de visée diurne et nocturne, de télémétrie laser, de stabilisation, d'acquisition et de suivi de cible et de traitement numérique ont conduit à la création d’une nouvelle génération d'armes extrêmement précises. Toutefois, cette évolution a conduit au développement de stations d’armes télécommandées avec une augmentation significative du poids et de la complexité, et bien entendu, du coût. Dans les systèmes d'armes télécommandés, les données d'acquisition de cibles, telles que l’imagerie infrarouge, la télémétrie laser et la stabilisation, sont utilisées pour contrôler directement un dispositif de positionnement mécanique afin de diriger automatiquement le canon. Recent advances in day and night sighting, laser range finding, stabilization, target acquisition and tracking, and digital processing have led to the creation of a new generation of highly accurate weapons. However, this development has led to the development of remote controlled weapon stations with a significant increase in weight and complexity, and of course, cost. In remotely controlled weapon systems, target acquisition data, such as infrared imaging, laser range finding, and stabilization, is used to directly control a mechanical positioning device to automatically steer the gun.
Le document US 5379676 intitulé "Système de conduite de tir" décrit un système de commande de tir pour une arme à feu à visée manuelle. Dans ce document, une cible est suivie par un suiveur vidéo et un laser d'un dispositif optoélectronique (EOD), calculant la distance et la direction de la cible. Une image cible est envoyée à un moniteur vidéo d'un opérateur, ce dernier effectue alors une prise de vue en contrôlant le pistolet pour qu'il comesponde à la cible via le moniteur vidéo. Document US 5379676 entitled "Fire control system" describes a fire control system for a hand-aiming firearm. In this document, a target is tracked by a video tracker and an optoelectronic device (EOD) laser, calculating the distance and direction of the target. A target image is sent to an operator's video monitor, the operator then takes a shot controlling the gun to respond to the target through the video monitor.
Cependant, le système de contrôle de prise de vue présente un problème en ce que la plage de surveillance par un appareil photo du système est limitée. De plus, le système conventionnel de surveillance utilisant une seule caméra vidéo ou une caméra de surveillance commune est un système de base reposant sur le concept d'automatisation, et non un système capable de reconnaître intelligemment une cible et de la suivre automatiquement. However, the shooting control system has a problem that the range of surveillance by a camera of the system is limited. In addition, the conventional surveillance system using a single video camera or a common surveillance camera is a basic system based on the concept of automation, not a system capable of intelligently recognizing a target and following it automatically.
Le démarrage de la robotique militaire a vraisemblablement commencé durant la deuxième guene d'Irak, à partir de 2003, avec l'utilisation par l'armée américaine d’une centaine de robots pour réaliser des opérations de déminage et de surveillance principalement. En 2008, on comptait près de douze mille robots militaires en service, qu'ils soient terrestres pour le déminage, ou aériens pour la surveillance et la reconnaissance « vue du ciel ». The take-up of military robotics probably began during the Second Iraqi War, from 2003, with the use by the US military of around 100 robots to carry out mainly demining and surveillance operations. In 2008, there were nearly twelve thousand military robots in service, whether on land for demining, or aerial for surveillance and reconnaissance "from the sky".
Aujourd’hui, l'utilisation de robots pour le déminage est toujours d’actualité, mais on ressence de plus en plus de robots pour la surveillance active en raison de l’avantage tactique considérable qu'ils offrent, en permettant en quelque sorte de « déporter » les sens humains (vision, détection de bruits ou de matière toxique, etc.) dans des zones hostiles sans risque de perte humaine. Ces possibilités ont également permis de développer des robots armés capables de tirer, et ce dans les deux cas, fixe ou mobile. Today, the use of robots for demining is still relevant today, but more and more robots are seen for active surveillance due to the considerable tactical advantage they offer, by allowing somehow to “Deport” the human senses (vision, detection of noise or toxic material, etc.) to hostile areas without risk of human loss. These possibilities have also made it possible to develop armed robots capable of firing, in both cases, fixed or mobile.
En règle générale, les robots tireurs sont équipés de caméras et d'armes de différents calibres, et sont pilotés à distance (ou téléopérés) par des opérateurs humains. Sous réserve de leur cadre d'emploi, ces robots constituent un appui tactique avantageux et/ou une couverture pour les soldats en cas de combat intense. Par exemple, lorsque l'ennemi est retranché derrière un mur, le robot peut avantageusement contourer le mur et lui tirer dessus. Typically, robot shooters are equipped with cameras and weapons of different calibers, and are remotely piloted (or remotely operated) by human operators. Subject to their context of employment, these robots constitute advantageous tactical support and / or cover for soldiers in the event of intense combat. For example, when the enemy is entrenched behind a wall, the robot can advantageously go around the wall and shoot him.
Le Samsung SGR-A1 est un robot militaire sentinelle, décrit dans le document US 2007/0208459, capable de détecter des cibles telles que des silhouettes humaines qui progressent, de jour comme de nuit au moyen de caméras thermiques et infrarouges, pour ensuite pointer son arme, de façon automatique, sur lesdites cibles, et éventuellement tirer. Le tir, comme dernière étape de ce processus, nécessite l’amont d’un opérateur humain selon certaines règles d’éthique militaire. The Samsung SGR-A1 is a sentinel military robot, described in document US 2007/0208459, capable of detecting targets such as human figures advancing, day or night by means of thermal and infrared cameras, in order to then point his weapon, automatically, at said targets, and possibly shoot. Shooting, as the last step in this process, requires the upstream of a human operator according to certain rules of military ethics.
Derièrement, l’armée russe en Syrie a procédé à l’utilisation d’un robot terrestre équipé d’un lance-grenade pour attaquer des positions ennemies. Ce robot reste néanmoins dépourvu de toute prise de décision automatique. Recently, the Russian military in Syria proceeded to use a ground robot equipped with a grenade launcher to attack enemy positions. This robot nevertheless remains devoid of any automatic decision-making.
PRÉSENTATION DE L’INVENTION PRESENTATION OF THE INVENTION
La présente invention vise à pallier les inconvénients de l’état de la technique, notamment l’absence de prise de décision basée sur une intelligence artificielle qui permettrait d’analyser les cibles afin de choisir le mode de défense le mieux adapté. The present invention aims to overcome the drawbacks of the state of the art, in particular the absence of decision-making based on artificial intelligence which would make it possible to analyze the targets in order to choose the most suitable mode of defense.
À cet effet, la présente invention concerne un robot de défense et de sécurisation, apte à fonctionner de façon autonome, comportant une unité de détection, comprenant au moins un capteur d’image, une tourelle de tir, et une base contenant un calculateur central. Ce robot est remarquable en ce que la tourelle de tir est équipée d’au moins deux armes de calibres différents et est montée rotative autour d’un axe longitudinal Z du robot pour permettre de viser automatiquement une cible avec l’arme adéquate, ladite arme étant choisie en fonction d’une classification de la cible, obtenue par des algorithmes d’intelligence artificielle mis en œuvre par le calculateur central. To this end, the present invention relates to a defense and security robot, able to operate autonomously, comprising a detection unit, comprising at least one image sensor, a firing turret, and a base containing a central computer. . This robot is remarkable in that the firing turret is equipped with at least two weapons of different calibers and is rotatably mounted around a longitudinal axis Z of the robot to allow automatic aiming at a target with the appropriate weapon, said weapon. being chosen according to a classification of the target, obtained by artificial intelligence algorithms implemented by the central computer.
Avantageusement, la tourelle de tir comporte une arme légère, de type fusil d’assaut, une arme de cadence, de type mitrailleuse, et une arme lourde, de type pièce d’artillerie telle qu’un lance-roquettes, chacune desdites armes étant couplée à un dispositif mécanique de positionnement. Advantageously, the firing turret comprises a light weapon, of the assault rifle type, a cadence weapon, of the machine gun type, and a heavy weapon, of the artillery type such as a rocket launcher, each of said weapons being coupled to a mechanical positioning device.
Selon un mode de réalisation, l’unité de détection comporte trois capteurs d’image agencés de sorte que leurs axes forment deux à deux un angle de 120°, et présentant chacun une ouverture angulaire suffisante pour permettre une vision à 360°. According to one embodiment, the detection unit comprises three image sensors arranged so that their axes form in pairs an angle of 120 °, and each having an angular opening sufficient to allow a 360 ° vision.
Plus particulièrement, chaque capteur d'image est une caméra thermique, optique infrarouge ou multispectrale, implémentant des programmes de réglage automatique et de suivi d’objets mobiles. De façon avantageuse, l’unité de détection comporte un instrument de télédétection, de type radar ou Lidar, et le robot comporte en outre un module de communication radiofréquence et un module de géolocalisation pour système de positionnement par satellites. More particularly, each image sensor is a thermal, infrared or multispectral optical camera, implementing programs for automatic adjustment and tracking of moving objects. Advantageously, the detection unit comprises a remote sensing instrument, of radar or Lidar type, and the robot further comprises a radiofrequency communication module and a geolocation module for a satellite positioning system.
Selon un mode de réalisation, le robot comporte un mécanisme de déploiement télescopique constitué d'une partie supérieure, placée entre la tourelle de tir et l’unité de détection, et une partie inférieure, placée entre la base et ladite tourelle, ledit mécanisme faisant varier la hauteur du robot entre une position fermée et une position ouverte. According to one embodiment, the robot comprises a telescopic deployment mechanism consisting of an upper part, placed between the firing turret and the detection unit, and a lower part, placed between the base and said turret, said mechanism forming vary the height of the robot between a closed position and an open position.
De plus, la base comporte des pieds escamotables ou rétractables, inclinés par rapport à l’axe longitudinal Z du robot de sorte à stabiliser le robot lorsqu’il est en phase de tir. In addition, the base has retractable or retractable feet, inclined relative to the longitudinal axis Z of the robot so as to stabilize the robot when it is in the firing phase.
Avantageusement, la base est équipée d'organes de déplacement, tels que des roues et des roulettes pour faciliter le déplacement et le transport du robot. Advantageously, the base is equipped with movement members, such as wheels and casters to facilitate movement and transport of the robot.
L’invention concerne également un procédé de défense et de sécurisation dans le cadre d’une opération militaire ou de surveillance, mis en œuvre par le robot tel qu'il a été présenté, et comprenant : The invention also relates to a method of defense and security in the context of a military or surveillance operation, implemented by the robot as it has been presented, and comprising:
- une étape d’observation ; - an observation stage;
- une étape de détection d'une cible ; - a step of detecting a target;
- une étape de classification de la cible par intelligence artificielle ;- a step of classification of the target by artificial intelligence;
- une étape de positionnement automatique de la tourelle de tir (20) ;- a step of automatic positioning of the firing turret (20);
- une étape de visée de la cible avec l’arme choisie ; - a target aiming step with the chosen weapon;
- une étape de prise de décision ; et - a decision-making stage; and
- une étape d’exécution de la décision. - a stage of execution of the decision.
Plus particulièrement, le procédé comprend en outre, entre l’étape de détection et l’étape de classification, les étapes suivantes : More particularly, the method further comprises, between the detection step and the classification step, the following steps:
- réglage automatique d’un capteur d’image ; - automatic adjustment of an image sensor;
- capture d’images ; et - capture of images; and
- transmission des images capturées au calculateur central ;- transmission of the captured images to the central computer;
Avantageusement, le procédé comprend en outre une étape de communication sécurisée avec un opérateur humain, ladite étape comprenant des sous étapes de : - envoi sur un serveur sécurisé par une chaîne de blocs (ou blockchain) des données issues de l’étape de classification de la cible ; Advantageously, the method further comprises a step of secure communication with a human operator, said step comprising sub-steps of: - sending to a secure server by a blockchain (or blockchain) data from the target classification step;
- horodatage des données reçues ; - time stamp of the data received;
- stockage des données et des certificats d’horodatage générés ; - storage of data and generated time stamping certificates;
- transmission de la commande opérateur au robot de défense. - transmission of the operator command to the defense robot.
De façon avantageuse, les opérations de l’étape de classification de la cible par l’intelligence artificielle sont basées sur des classificateurs normés spécifiques. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d’autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d’exemple non limitatif des modes de réalisation d’un robot de défense et de sécurisation et d’un procédé associé conformes aux principes de l’invention. Advantageously, the operations of the target classification step by artificial intelligence are based on specific standardized classifiers. The fundamental concepts of the invention having just been explained above in their most elementary form, other details and characteristics will emerge more clearly on reading the description which follows and with reference to the appended drawings, giving by way of nonlimiting example of the embodiments of a defense and security robot and of an associated method in accordance with the principles of the invention.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Les éléments d’une même figure, ainsi que les figures elles-mêmes, ne sont pas nécessairement représentés à la même échelle. Sur l’ensemble des figures, les éléments identiques ou équivalents portent le même repère numérique. The elements of the same figure, as well as the figures themselves, are not necessarily represented on the same scale. In all of the figures, identical or equivalent elements bear the same reference numeral.
Il est ainsi illustré en : It is thus illustrated in:
Figure 1 : une vue schématique en perspective d’un système de défense selon un mode de réalisation de l’invention ; Figure 1: a schematic perspective view of a defense system according to one embodiment of the invention;
Figures 2a et 2b : des vues de côté du système de défense en position fermée (2a) et en position ouverte (2b) ; Figures 2a and 2b: side views of the defense system in closed position (2a) and in open position (2b);
Figure 3 : une vue schématique de dessus de l’unité de détection du système de défense selon un mode de réalisation de l’invention ; Figure 3: a schematic top view of the detection unit of the defense system according to one embodiment of the invention;
Figure 4 : une vue schématique de dessous de la base du système de défense selon un mode de réalisation de l’invention ; Figure 4: a schematic view from below of the base of the defense system according to one embodiment of the invention;
Figure 5 : un schéma des différents degrés de liberté en rotation de la tourelle de tir selon l’invention ; Figure 5: a diagram of the different degrees of freedom in rotation of the firing turret according to the invention;
Figure 6 : une coupe schématique suivant un plan transversal de la tourelle de tir selon un mode de réalisation de l’invention ; Figure 7 : un diagramme bloc schématique du système de défense selon un mode de réalisation de l'invention ; Figure 6: a schematic section along a transverse plane of the firing turret according to one embodiment of the invention; FIG. 7: a schematic block diagram of the defense system according to one embodiment of the invention;
Figure 8 : les principales étapes du procédé de défense selon l’invention ; Figure 9 : les étapes du procédé de défense selon un mode de réalisation de l’invention. Figure 8: the main steps of the defense process according to the invention; Figure 9: the steps of the defense method according to one embodiment of the invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Dans le mode de réalisation particulier décrit ci-après, on fait référence à un système autonome de défense et de sécurisation basé sur l'intelligence artificielle, destiné principalement à la protection d’une zone militaire sensible. Cet exemple non limitatif est donné pour une meilleure compréhension de l'invention et n’exclut pas l'utilisation du système de défense dans d’autres situations, lors d'un assaut en terrain ennemi par exemple. Les différents éléments du système peuvent en outre être réalisés selon d’autres variantes structurales et/ou fonctionnelles. In the particular embodiment described below, reference is made to an autonomous defense and security system based on artificial intelligence, intended mainly for the protection of a sensitive military zone. This non-limiting example is given for a better understanding of the invention and does not exclude the use of the defense system in other situations, during an assault on enemy terrain for example. The various elements of the system can also be made according to other structural and / or functional variants.
Dans la suite de la description, l’expression « robot sentinelle », ou par extension « robot », est employée pour désigner un système de défense autonome selon l'invention. In the remainder of the description, the expression "sentinel robot", or by extension "robot", is used to denote an autonomous defense system according to the invention.
La figure 1 représente schématiquement un robot sentinelle 100 comportant principalement une unité de détection 10, capable de de reconnaître automatiquement différentes cibles (humains, véhicules, etc.), une tourelle de tir 20 rotative, équipée d'armes de guerre de différents calibres, et une base 30 supportant le reste du robot et contenant un calculateur central ainsi que d’autres composants électroniques détaillés ci-après, ladite base permet également d’apporter l’inertie nécessaire à la stabilisation du robot lorsqu’il entre en action. Ainsi, le robot sentinelle 100 est capable, selon la nature de la cible, de viser et de tirer sur ladite cible avec l’arme la mieux adaptée en orientant automatiquement sa tourelle de tir 20. Le protocole de tir peut être commandé automatiquement par une intelligence artificielle ou piloté à distance par un opérateur humain. Ce dernier mode de fonctionnement répond à certaines réglementations en vigueur. Il est également possible de combiner les deux modes de fonctionnement, qu’on appellera « automatique » et « manuel », pour une meilleure efficacité, profitant de la complémentarité homme-machine. Le robot sentinelle 100, selon l’exemple de réalisation illustré, présente une forme globalement cylindrique à base circulaire, qui se termine par une portion sphérique abritant l’unité de détection 10. Le robot présente ainsi une symétrie de révolution adaptée à son fonctionnement à 360°. De plus, cette forme confère au robot sentinelle 100 une compacité avantageuse pour une meilleure discrétion et un encombrement réduit. FIG. 1 schematically represents a sentinel robot 100 mainly comprising a detection unit 10, capable of automatically recognizing different targets (humans, vehicles, etc.), a rotating firing turret 20, equipped with war weapons of different calibers, and a base 30 supporting the rest of the robot and containing a central computer as well as other electronic components detailed below, said base also makes it possible to provide the inertia necessary for stabilizing the robot when it comes into action. Thus, the sentinel robot 100 is capable, depending on the nature of the target, of aiming and firing at said target with the most suitable weapon by automatically orienting its firing turret 20. The firing protocol can be controlled automatically by a gun. artificial intelligence or remotely controlled by a human operator. This last mode of operation meets certain regulations in force. It is also possible to combine the two operating modes, which will be called “automatic” and “manual”, for better efficiency, taking advantage of the man-machine complementarity. The sentinel robot 100, according to the illustrated embodiment, has a generally cylindrical shape with a circular base, which ends in a spherical portion housing the detection unit 10. The robot thus has a symmetry of revolution adapted to its operation at 360 °. In addition, this shape gives the sentinel robot 100 an advantageous compactness for better discretion and reduced bulk.
L’unité de détection 10, en référence aux figures 2a, 2b et 7, comprend des capteurs d’image 11, un instrument de télédétection 12, et, en raison de son positionnement au sommet du robot sentinelle 100, comprend également un module de communication 13 relié à une antenne 131 ainsi qu’un module de géolocalisation 14 pour système de positionnement par satellites. De ce fait, l’unité de détection 10 permet, outre la détection de cibles, d’assurer les fonctionnalités sans-fil du robot sentinelle. Accessoirement, l’unité de détection 10 peut être équipée de composants et de capteurs supplémentaires tels que des capteurs météorologiques, des capteurs de luminosité, des télémètres laser, etc. The detection unit 10, with reference to Figures 2a, 2b and 7, comprises image sensors 11, a remote sensing instrument 12, and, due to its positioning at the top of the sentinel robot 100, also includes a monitoring module. communication 13 connected to an antenna 131 as well as a geolocation module 14 for a satellite positioning system. Therefore, the detection unit 10 makes it possible, in addition to the detection of targets, to provide the wireless functionality of the sentinel robot. Incidentally, the detection unit 10 can be equipped with additional components and sensors such as weather sensors, light sensors, laser rangefinders, etc.
Les différents éléments de l’unité de détection 10 sont placés sous une enveloppe présentant une partie inférieure cylindrique à base circulaire, assurant une continuité avec la forme de la tourelle de tir 20, surmontée d’une partie hémisphérique en forme de dôme. Cette forme de réalisation particulière de l’unité de détection 10 offre une compacité et une discrétion avantageuses, et permet par exemple l’intégration d’une visière panoramique à 360° derrière laquelle sont positionnés les capteurs d’image 11. De plus, la partie hémisphérique de l’unité de détection 10 peut, à l’image d’un radôme, servir à abriter différents capteurs et composants, et notamment des composants de radiocommunication, et à les protéger des intempéries. The various elements of the detection unit 10 are placed in an envelope having a cylindrical lower part with a circular base, ensuring continuity with the shape of the firing turret 20, surmounted by a dome-shaped hemispherical part. This particular embodiment of the detection unit 10 offers advantageous compactness and discretion, and allows for example the integration of a 360 ° panoramic visor behind which the image sensors 11 are positioned. hemispherical part of the detection unit 10 can, like a radome, serve to house various sensors and components, and in particular radiocommunication components, and to protect them from bad weather.
De préférence, l’enveloppe de l’unité de détection 10 comporte sur sa périphérie, en vis-à-vis de chaque capteur d’image 11, une facette 111 plane et transparente pour ne pas altérer les propriétés optiques des rayons atteignant les objectifs des capteurs d’image. Ces facettes 111 sont schématisés sur la figure 3. Ainsi, les objectifs des capteurs d’image 11 sont protégés des impacts par l’enveloppe, constituée à cet effet d’une couche pare-balle de préférence épaisse et résistante. En cas d’impacts légers à moyens causant des dommages sur l’enveloppe uniquement, il suffit de remplacer l’enveloppe, les capteurs d'image restant quant à eux intacts. Preferably, the envelope of the detection unit 10 comprises on its periphery, facing each image sensor 11, a flat and transparent facet 111 so as not to alter the optical properties of the rays reaching the objectives. image sensors. These facets 111 are shown diagrammatically in FIG. 3. Thus, the objectives of the image sensors 11 are protected from impacts by the envelope, formed for this purpose of a preferably thick and resistant bulletproof layer. In the event of light to medium impacts causing damage to the the envelope only, it suffices to replace the envelope, the image sensors remaining intact.
Les capteurs d'image 11 sont configurés et agencés dans l'unité de détection 10 de sorte à permettre une vision à 360° permanente, ladite unité peut par exemple comporter trois capteurs d'image, ou plus, disposés uniformément sur un cercle, avec un décalage angulaire de 120°, ou moins selon le nombre de capteurs. The image sensors 11 are configured and arranged in the detection unit 10 so as to allow a permanent 360 ° vision, said unit may for example comprise three image sensors, or more, arranged uniformly on a circle, with an angular offset of 120 °, or less depending on the number of sensors.
La figure 3 illustre un exemple de réalisation optimal avec trois capteurs d'image 11 dont les axes forment deux à deux un angle sensiblement égal à 120°. Chaque capteur d'image 11 présente une ouverture angulaire a suffisante pour permettre une vision à 360° de l’ensemble sans aucune zone morte, ou avec des zones mortes extrêmement négligeables localisées dans un voisinage très proche de l'unité de détection 10 (s'étendant entre deux capteurs d'image successifs et dépassant l’enveloppe de ladite unité de quelques centimètres), n’altérant aucunement la détection de cibles. Ces zones mortes peuvent être compensées par de légères rotations des capteurs d'image par exemple. FIG. 3 illustrates an optimum embodiment with three image sensors 11, the axes of which form two by two an angle substantially equal to 120 °. Each image sensor 11 has an angular aperture a sufficient to allow a 360 ° view of the assembly without any dead zones, or with extremely negligible dead zones located in a very close vicinity of the detection unit 10 (s 'extending between two successive image sensors and exceeding the envelope of said unit by a few centimeters), in no way altering the detection of targets. These dead zones can be compensated for by slight rotations of the image sensors, for example.
Pour les besoins de surveillance et de détection militaires, les capteurs d'images 11 sont des caméras haute définition (HD) ultraperformantes offrant une résolution, une profondeur de champ et une ouverture angulaire importantes. De préférence, les capteurs d'image 11 sont des caméras thermiques, optiques infrarouges (IR), ou multispectrales permettant des visions diurnes et nocturnes, dotées de modules d'acquisition, d’imagerie (thermographique, radiométrique, etc.), de communication, de traitement, de suivi (ou « tracking »), ainsi que d’autres modules électroniques spécifiques. For military surveillance and detection needs, image sensors 11 are high-performance high-definition (HD) cameras offering high resolution, depth of field and angular aperture. Preferably, the image sensors 11 are thermal, infrared optical (IR) or multispectral cameras allowing day and night visions, equipped with acquisition, imaging (thermographic, radiometric, etc.) and communication modules. , processing, monitoring (or "tracking"), as well as other specific electronic modules.
Par exemple, les capteurs d'image 11 sont des caméras de technologie avancée dites « militaires » caractérisées par leurs systèmes optiques de mesures précises (de température par exemple) dans des conditions extrêmes, leurs détecteurs ultrasensibles, leur puissance de traitement, leur résolution, leur compacité, leur mécanisme d’orientation automatique, etc. For example, the image sensors 11 are so-called “military” advanced technology cameras characterized by their optical systems for precise measurements (of temperature for example) under extreme conditions, their ultra-sensitive detectors, their processing power, their resolution, their compactness, their automatic orientation mechanism, etc.
À l'évidence, ces caméras permettent également des enregistrements vidéo, très utiles dans le contexte militaire. Obviously, these cameras also allow video recordings, very useful in the military context.
Les différentes caméras 11, uniformément réparties dans l'unité de détection 10, ont des champs de vision qui se chevauchent, et de ce fait, elles donnent chacune une image pour une même région de l’espace. Pour que l’analyse d’image ne porte pas sur une image redondante fournie par deux caméras différentes, les caméras 11 envoient leurs informations à un calculateur embarqué chargé de fusionner les différentes images. On obtient alors des images plus fiables et précises des zones de chevauchement. The different cameras 11, evenly distributed in the detection unit 10, have overlapping fields of view, and therefore they each give an image for the same region of space. So that the image analysis does not relate to a redundant image supplied by two different cameras, the cameras 11 send their information to an on-board computer responsible for merging the different images. This gives more reliable and precise images of the overlapping areas.
L’instrument de télédétection 12 est un radar de type mobile qui permet une surveillance à 360°. À cet effet, le radar 12 peut être monté sur une plateforme rotative actionnée par un moteur électrique spécifique. Préférablement, le radar 12 est de technologie militaire et se caractérise par une portée et un rayon d’action adaptés au fonctionnement du robot sentinelle 100. Par exemple, le radar 12 présente une portée au moins égale au double ou au triple de la plus grande portée de tir de la tourelle de tir 20. The remote sensing instrument 12 is a mobile type radar which allows 360 ° surveillance. For this purpose, the radar 12 can be mounted on a rotating platform actuated by a specific electric motor. Preferably, the radar 12 is of military technology and is characterized by a range and a radius of action adapted to the operation of the sentinel robot 100. For example, the radar 12 has a range at least equal to double or triple the greater firing range of the firing turret 20.
Selon la tactique militaire souhaitée pour le robot sentinelle 100, le radar 12 peut assurer une ou plusieurs fonctions de défense, et servir par exemple comme radar balistique de « contre-batterie », en déterminant le point de départ d’un tir d’artillerie adverse (canons, mortiers ou même lance-roquettes) par un calcul de la trajectoire des projectiles afin d’y riposter le plus rapidement possible (par des tirs du robot ou d’une autre source choisie par l’opérateur), et/ou comme radar de « veille » en surveillant les mouvements de tout aéronef ou missile dans une zone de combat, les opérateurs du robot sentinelle peuvent alors coordonner le mouvement des troupes amis, les avertir des dangers et éviter les tirs fratricides. Depending on the military tactics desired for the sentry robot 100, the radar 12 can perform one or more defense functions, and serve for example as a “counter-battery” ballistic radar, by determining the starting point of an artillery fire. enemy (guns, mortars or even rocket launchers) by calculating the trajectory of the projectiles in order to respond as quickly as possible (by shots from the robot or from another source chosen by the operator), and / or as a “watch” radar by monitoring the movements of any aircraft or missile in a combat zone, the operators of the sentry robot can then coordinate the movement of friendly troops, warn them of dangers and avoid fratricidal fire.
Par exemple, la mise en œuvre du radar 12 peut consister à détecter les tirs dans un rayon de plusieurs kilomètres, quelles que soient les conditions météorologiques, à identifier ensuite le type de missile et à analyser sa trajectoire, afin de calculer le point d'impact. Si le robot sentinelle se voit menacé, il se met en branle et abat la cible en plein vol, ou se déplace pour éviter le tir. For example, the implementation of the radar 12 may consist in detecting shots within a radius of several kilometers, regardless of the weather conditions, then identifying the type of missile and analyzing its trajectory, in order to calculate the point of impact. If the Sentry Robot is threatened, it sets off and shoots down the target in mid-flight, or moves to avoid the shot.
Le module de communication 13, comprend principalement un émetteur et un récepteur radioélectriques reliés à l’antenne 131 , et permet via une communication radiofréquence sécurisée un échange de données entre le robot sentinelle 100 et une station opérateur distante, située dans une base de commandement 200 par exemple. La sécurisation des télécommunications du robot sentinelle 100 peut être réalisée par une solution matérielle « hardware » embarquée, ou par tout protocole cryptographique aux normes sécuritaires les plus élevées. The communication module 13, mainly comprises a radio transmitter and a radio receiver connected to the antenna 131, and allows via a secure radiofrequency communication an exchange of data between the sentinel robot 100 and a remote operator station, located in a command base 200 for example. The telecommunications security of the sentinel robot 100 can be achieved by an on-board hardware solution, or by any cryptographic protocol with the highest security standards.
Le module de géolocalisation 14 pour système de positionnement par satellites est de type module GPS, incorporant un terminal récepteur, et permettant de déterminer la position du robot sentinelle 100. The geolocation module 14 for a satellite positioning system is of the GPS module type, incorporating a receiving terminal, and making it possible to determine the position of the sentinel robot 100.
Pour des raisons de souveraineté spatiale ou autres, différents modules de géolocalisation (compatibles avec les différents systèmes : GPS, Galileo, GLONASS, etc.) peuvent être utilisés dans le robot sentinelle 100. For reasons of spatial sovereignty or others, different geolocation modules (compatible with the different systems: GPS, Galileo, GLONASS, etc.) can be used in the sentinel robot 100.
Connaissant sa position grâce au module de géolocalisation 14, le robot sentinelle 100 peut, en déterminant les positions relatives des cibles (positions par rapport au robot), calculer leurs positions absolues (positions géographiques), pour les transmettre au centre de commandement comme il sera décrit plus loin. L’unité de détection 10 telle que décrite permet ainsi au robot sentinelle 100 de surveiller en permanence une zone déterminée, de détecter toute intrusion suspecte et d’être à l’affût de toute menace, pour ensuite actionner sa tourelle de tir 20. Knowing its position thanks to the geolocation module 14, the sentinel robot 100 can, by determining the relative positions of the targets (positions in relation to the robot), calculate their absolute positions (geographical positions), to transmit them to the command center as it will be. described later. The detection unit 10 as described thus allows the sentinel robot 100 to constantly monitor a determined area, to detect any suspicious intrusion and to be on the lookout for any threat, in order to then activate its firing turret 20.
La tourelle de tir 20 est montée rotative autour de l’axe longitudinal Z du robot sentinelle 100 et comporte principalement des armes 21, solidaires de la tourelle et agencées suivant des directions radiales de celle-ci, ainsi qu’un moteur 22, actionnant le mouvement de rotation de la tourelle. La rotation de la tourelle de tir 20 est assurée par un mécanisme, non représenté, couplé au moteur 22, l’ensemble moteur-mécanisme permettant des rotations, en fractions de tour ou en tours complets, avec une extrême précision angulaire pour assurer le bon positionnement de la tourelle de tir 20, même à très grande vitesse angulaire. The firing turret 20 is rotatably mounted around the longitudinal axis Z of the sentinel robot 100 and mainly comprises weapons 21, integral with the turret and arranged in radial directions thereof, as well as a motor 22, actuating the rotational movement of the turret. The rotation of the firing turret 20 is ensured by a mechanism, not shown, coupled to the motor 22, the motor-mechanism assembly allowing rotations, in fractions of a revolution or in complete revolutions, with extreme angular precision to ensure the correct positioning of the firing turret 20, even at very high angular speed.
En effet, les différents asservissements du robot sentinelle 100, et en particulier l’asservissement de vitesse et de position angulaires de la tourelle de tir 20, présentent une grande robustesse en performance et en stabilité. Indeed, the various servo-controls of the sentinel robot 100, and in particular the servo-control of the angular speed and position of the firing turret 20, exhibit great robustness in performance and stability.
Outre la rotation de la tourelle de tir 20, chaque arme 21 est montée articulée et peut être animée d’un mouvement relatif par rapport à la tourelle pour viser la cible. Un tel mouvement se décompose essentiellement en deux rotations (Q, <p) en coordonnées sphériques dans un repère local (centré sur l’articulation entre l’arme et la tourelle) lié à la tourelle. De ce fait, chaque arme 21 est montée sur la tourelle 20 par le biais d’un mécanisme motorisé 211, comprenant par exemple un motoréducteur et un contrôleur, qui permet d’orienter le canon de ladite arme pour viser une cible donnée. Les différents degrés de liberté en rotation de la tourelle de tir 20 et de ses armes 21 sont schématisés par des flèches incurvées sur la figure 5. In addition to the rotation of the firing turret 20, each weapon 21 is mounted articulated and can be driven with a relative movement with respect to the turret to aim at the target. Such a movement essentially breaks down into two rotations (Q, <p) in spherical coordinates in a local coordinate system (centered on the articulation between the weapon and the turret) linked to the turret. Therefore, each gun 21 is mounted on the turret 20 by means of a motorized mechanism 211, comprising for example a geared motor and a controller, which makes it possible to orient the barrel of said weapon to aim at a given target. The different degrees of freedom in rotation of the firing turret 20 and of its weapons 21 are shown diagrammatically by curved arrows in FIG. 5.
La figure 6 représente un exemple de réalisation dans lequel la tourelle de tir 20 comporte des armes de différentes puissances de feu : une arme légère 21a, une arme de grande cadence 21b et une arme lourde 21c. FIG. 6 represents an exemplary embodiment in which the firing turret 20 comprises weapons of different fire powers: a light weapon 21a, a high rate weapon 21b and a heavy weapon 21c.
L’arme légère 21a est de préférence une arme automatique de précision telle qu’un fusil d'assaut, adaptée aux cibles constituées de moins d’une dizaine d'individus regroupés et sans couverture (véhicule ou autre bouclier). The light weapon 21a is preferably a precision automatic weapon such as an assault rifle, suitable for targets made up of less than ten individuals grouped together and without cover (vehicle or other shield).
L’arme à grande cadence 21b, ou mitrailleuse, est quant à elle réservée aux cibles éparses ou très proches du robot sentinelle. The 21b high-rate weapon, or machine gun, is reserved for targets that are scattered or very close to the sentry robot.
L’arme lourde 21c est une pièce d’artillerie telle qu’un lance-roquettes ou, si les dimensions du robot sentinelle le permettent, un lance-missile de type antichar. Cette arme est adaptée aux cibles de grandes dimensions telles que des véhicules militaires, des chars, etc. The 21c heavy weapon is an artillery piece such as a rocket launcher or, if the dimensions of the sentry robot permit, an anti-tank type missile launcher. This weapon is suitable for large targets such as military vehicles, tanks, etc.
Les canons des différentes armes sont placés dans des fenêtres de tir ménagées dans la tourelle de tir 20 et présentant, chacune, les dimensions nécessaires au mouvement de l'arme correspondante. The barrels of the various weapons are placed in firing windows formed in the firing turret 20 and each having the dimensions necessary for the movement of the corresponding weapon.
Le fonctionnement du robot sentinelle 100 passe nécessairement par une coordination entre la tourelle de tir 20 et l'unité de détection 10. Cette coordination est assurée en majeure partie par la base 30 qui traite les informations provenant de l'unité de détection 10 pour établir des consignes destinées à la tourelle de tir 20. The operation of the sentinel robot 100 necessarily involves coordination between the firing turret 20 and the detection unit 10. This coordination is ensured for the most part by the base 30 which processes the information coming from the detection unit 10 to establish instructions for the firing turret 20.
La base 30 du robot sentinelle 10 assure à la fois un rôle fonctionnel, en centralisant tous les traitements nécessaires au fonctionnement du robot et en gérant les interactions entre ses différents éléments, et un rôle structural en apportant l’inertie nécessaire à la stabilité dynamique du robot. The base 30 of the sentinel robot 10 provides both a functional role, by centralizing all the processing necessary for the operation of the robot and by managing the interactions between its various elements, and a structural role by providing the inertia necessary for the dynamic stability of the robot. robot.
Ainsi, la base 30 comporte principalement un calculateur central 31, véritable « cerveau » des opérations, un dispositif d'alimentation en énergie électrique 32, un moteur 33 pour le déplacement du robot sentinelle 100, (sera éventuellement complété). Le calculateur central 31 comprend un processeur 311, ou plusieurs processeurs en parallèle sur un serveur « multicœur », exécutant les différents programmes du robot sentinelle et pouvant également être relié à, ou contenir, des unités de traitement auxiliaires spécifiques telles qu’une unité de traitement numérique du signal optimisée pour les opérations de filtrage et d’extraction de signaux par exemple, ledit calculateur comprend également une unité de mémoire et de stockage 312, permettant de stocker des données et de faire fonctionner les logiciels embarqués, et une unité de transmission des données 313 partagée entre les différents éléments du robot sentinelle sous forme de bus informatiques et permettant des échanges de données entre lesdits éléments par lignes électriques. Thus, the base 30 mainly comprises a central computer 31, the real “brain” of the operations, a device for supplying electrical energy 32, a motor 33 for moving the sentinel robot 100, (may be supplemented). The central computer 31 comprises a processor 311, or several processors in parallel on a "multicore" server, executing the various programs of the sentinel robot and which can also be connected to, or contain, specific auxiliary processing units such as a control unit. digital signal processing optimized for filtering and signal extraction operations for example, said computer also comprises a memory and storage unit 312, making it possible to store data and operate the on-board software, and a transmission unit data 313 shared between the different elements of the sentinel robot in the form of computer buses and allowing data exchanges between said elements by electric lines.
Selon un aspect fondamental de l’invention, le calculateur central 31 implémente des algorithmes d’intelligence artificielle 314 (ci-après dénommés « intelligence artificielle »), développés par le demandeur, reproduisant des processus cognitifs de prise de décision selon les situations et effectuant diverses reconnaissances d’objets avec une très grande précision. Cette intelligence artificielle procure au robot sentinelle 100 à la fois une autonomie et une efficacité surpassant les performances humaines, et notamment celles des soldats d’élite, en particulier en ce qui concerne la reconnaissance/identification des cibles lointaines ainsi que l’analyse rapide et précise des situations, tenant compte d’une quantité importante de données (big data). Ce fonctionnement basé sur l’intelligence artificielle est décrit dans la suite. According to a fundamental aspect of the invention, the central computer 31 implements artificial intelligence algorithms 314 (hereinafter referred to as “artificial intelligence”), developed by the applicant, reproducing cognitive decision-making processes according to the situations and performing various object recognition with great precision. This artificial intelligence gives the sentinel robot 100 both autonomy and efficiency surpassing human performance, and in particular that of elite soldiers, in particular with regard to the recognition / identification of distant targets as well as rapid analysis and precise situations, taking into account a large amount of data (big data). This operation based on artificial intelligence is described below.
Le dispositif d’alimentation en énergie électrique 32 est une batterie électrique rechargeable de grande autonomie, fourissant l’énergie électrique nécessaire au fonctionnement de chaque composant électrique du robot sentinelle 100. De préférence, la gestion et la distribution de l’énergie électrique sont assurées par un circuit intégré de gestion de la puissance 321. The electric power supply device 32 is a rechargeable electric battery with great autonomy, supplying the electric energy necessary for the operation of each electric component of the sentinel robot 100. Preferably, the management and distribution of the electric energy are ensured. by an integrated power management circuit 321.
Le moteur 33 permet de tracter le robot sentinelle 100, qui peut alors se déplacer à faible vitesse afin d’améliorer les positions de tir ou pour atteindre des cibles retranchées derrière des obstacles. À cet effet, le robot sentinelle 100 est pourvu, au niveau de la base 30, d’un jeu de roues, composé par exemple de deux roues directrices 34 couplées au moteur 33 et d’une roulette sphérique 35 libre, comme représenté sur la figure 4. Accessoirement, la base 30 du robot sentinelle 100 peut comporter des ailettes de refroidissement 36, visibles sur les figures 2a et 2b, ainsi que des ventilateurs pour refroidir l’électronique embarquée en cas de surchauffe, surtout dans un environnement chaud. The motor 33 makes it possible to tow the sentinel robot 100, which can then move at low speed in order to improve firing positions or to reach targets entrenched behind obstacles. To this end, the sentinel robot 100 is provided, at the level of the base 30, with a set of wheels, for example composed of two steered wheels 34 coupled to the motor 33 and a free spherical roller 35, as shown in FIG. figure 4. Incidentally, the base 30 of the sentinel robot 100 may include cooling fins 36, visible in FIGS. 2a and 2b, as well as fans for cooling the on-board electronics in the event of overheating, especially in a hot environment.
La base 30 peut également comporter une embase annulaire 37 présentant une masse importante pour lester le robot sentinelle, et dans laquelle des trous de fixation 371, visibles sur la figure 1, peuvent être ménagés afin de permettre la fixation dudit robot sur un support (plateforme, véhicule, blindé, etc.) pour un mode de fonctionnement statique, plus adapté aux missions de surveillance des frontières par exemple. The base 30 can also include an annular base 37 having a large mass for ballasting the sentinel robot, and in which fixing holes 371, visible in FIG. 1, can be made in order to allow the fixing of said robot on a support (platform , vehicle, armored vehicle, etc.) for a static operating mode, more suited to border surveillance missions, for example.
Outre la liaison rotative de sa tourelle de tir 20, le robot sentinelle 100 comporte un mécanisme de déploiement télescopique entre une position fermée, de hauteur minimale, représentée en figure 2a et une position ouverte, de hauteur maximale, représentée en figure 2b. Ce mécanisme télescopique comprend une partie supérieure 41, entre l’unité de détection 10 et la tourelle de tir 20, et une partie inférieure 42 entre ladite tourelle et la base 30, chaque partie du mécanisme étant actionnée, par exemple, par un dispositif mécanique adapté ou par vérin. Chaque partie, supérieure 41 et inférieure 42, du mécanisme télescopique est constituée, de préférence, de deux tronçons emboîtables comme illustré sur la figure 2b. In addition to the rotary connection of its firing turret 20, the sentinel robot 100 comprises a telescopic deployment mechanism between a closed position, of minimum height, shown in Figure 2a and an open position, of maximum height, shown in Figure 2b. This telescopic mechanism comprises an upper part 41, between the detection unit 10 and the firing turret 20, and a lower part 42 between said turret and the base 30, each part of the mechanism being actuated, for example, by a mechanical device. adapted or by jack. Each part, upper 41 and lower 42, of the telescopic mechanism preferably consists of two interlocking sections as illustrated in FIG. 2b.
Le mécanisme télescopique peut être conçu de sorte qu’en position fermée du robot sentinelle 100, la partie supérieure 41 soit contenue dans la tourelle de tir 20, et la partie inférieure 42 dans la base 30. The telescopic mechanism can be designed so that in the closed position of the sentry robot 100, the upper part 41 is contained in the firing turret 20, and the lower part 42 in the base 30.
La base 30 peut également être pourvue de pieds 38, visibles sur la figure 2b, qui se déploient sous le robot sentinelle 100 pour, d'un côté, le surélever d’une hauteur supplémentaire, aussi bien en position ouverte qu’en position fermée, et d'un autre côté, le stabiliser lors d’une séquence de tir. À cet effet, chaque pied 38 comporte une platine 381 par laquelle il repose sur le sol. The base 30 can also be provided with feet 38, visible in FIG. 2b, which deploy under the sentinel robot 100 to, on one side, raise it to an additional height, both in the open position and in the closed position. , and on the other hand, stabilize it during a firing sequence. To this end, each foot 38 has a plate 381 by which it rests on the ground.
Selon l’exemple de réalisation illustré sur les figures 2b et 4, la base 30 comporte trois pieds 38 agencés en triangle, et dont les axes sont inclinés par rapport à l’axe longitudinal Z du robot, formant ainsi un trépied. Le déploiement des pieds 38 est automatisé et peut être réalisé par coulissement desdits pieds à l’intérieur de la base 30 entre une position retractée, dans laquelle chaque pied est logé en majeure partie dans un volume complémentaire à l’intérieur de la base, et une position déployée dans laquelle chaque pied supporte le robot sentinelle 100. According to the embodiment illustrated in Figures 2b and 4, the base 30 comprises three feet 38 arranged in a triangle, and whose axes are inclined relative to the longitudinal axis Z of the robot, thus forming a tripod. The deployment of the legs 38 is automated and can be achieved by sliding said legs inside the base 30 between a retracted position, in which each leg is housed for the most part in a complementary volume inside the base, and a deployed position in which each foot supports the sentinel robot 100.
Le robot sentinelle 100 peut également s’incliner par rapport à la verticale en dénivelant les courses des différents pieds 38 (deux pieds sortant plus que le troisième par exemple). L'inclinaison du robot permet d’augmenter la portée des armes de la tourelle de tir 20 en favorisant les tirs tendus (avec un vecteur vitesse initiale incliné par rapport à l’horizontale). The sentinel robot 100 can also tilt relative to the vertical by varying the level of the strokes of the different feet 38 (two feet protruding more than the third, for example). The inclination of the robot makes it possible to increase the range of the weapons of the firing turret 20 by favoring tense shots (with an initial speed vector inclined relative to the horizontal).
Comme la plupart des véhicules et engins de combat, le robot sentinelle 100 est doté d'un blindage sur une majeure partie de sa surface externe pour résister aux impacts de balles, à des explosions et aux projections de divers débris. Par exemple, le blindage de la tourelle de tir 20 et de la base 30 est de type réactif ou homogène laminé, l’enveloppe de l'unité de détection 10 est quant à elle fabriquée dans un matériau permettant la vision des caméras embarquées tout en étant blindé, tel qu’un verre blindé. Like most vehicles and combat devices, the Sentinel Robot 100 is armored over much of its outer surface to withstand bullet holes, explosions, and flying various debris. For example, the armor of the firing turret 20 and of the base 30 is of the reactive or homogeneous laminated type, the envelope of the detection unit 10 is for its part made of a material allowing the vision of the on-board cameras while being shielded, such as armored glass.
Au vu de la description du robot sentinelle 100, une multitude de scénarios de mise en œuvre peuvent être envisagés. Néanmoins, le fonctionnement du robot respecte nécessairement les étapes d'un procédé générique illustré sur la figure 8, lequel procédé comprend : In view of the description of the sentinel robot 100, a multitude of implementation scenarios can be envisaged. Nevertheless, the operation of the robot necessarily respects the steps of a generic method illustrated in FIG. 8, which method comprises:
- une étape 510 de veille et de surveillance ; a step 510 of watch and surveillance;
- une étape 520 de détection d’une cible potentielle ; - a step 520 of detecting a potential target;
- une étape 530 d’identification de la cible détectée et d’analyse des circonstances y afférentes ; - a step 530 of identifying the detected target and analyzing the related circumstances;
- une étape 540 (systématique) d’orientation de la tourelle de tir ; - a step 540 (systematic) for orienting the firing turret;
- une étape 550 de visée de la cible verrouillée ; a step 550 of aiming at the locked target;
- une étape 560 de prise de décision ; et a decision-making step 560; and
- une étape 570 d’exécution de la décision prise. - a step 570 for executing the decision taken.
L’étape 510 de veille et de surveillance consiste à sécuriser un périmètre autour du robot sentinelle, qui pourrait par exemple correspondre à une zone militaire sensible (base, campement, site d'essais, etc.) ou simplement à un poste- frontière entre deux pays en conflit, par une observation permanente réalisée au moyen de l’unité de détection 10, et plus particulièrement à l'aide des caméras 11 et/ou du radar 12 qui constituent les dispositifs de détection et de pistage. L’étape 520 de détection correspond à l’enregistrement par l'unité de détection 10 d’une anomalie survenant dans la zone observée, telle qu'une intrusion humaine, et/ou d'un véhicule, captée par les caméras 11 ou un passage de projectile sondé par le radar 12. The watch and surveillance step 510 consists in securing a perimeter around the sentinel robot, which could for example correspond to a sensitive military zone (base, camp, test site, etc.) or simply to a border post between two countries in conflict, by a permanent observation carried out by means of the detection unit 10, and more particularly by means of the cameras 11 and / or the radar 12 which constitute the detection and tracking devices. The detection step 520 corresponds to the recording by the detection unit 10 of an anomaly occurring in the observed zone, such as a human intrusion, and / or of a vehicle, picked up by the cameras 11 or an passage of a projectile probed by the radar 12.
L’étape 530 d'identification et d’analyse correspond aux traitements effectués par le calculateur central en vue de déterminer la nature de la cible. L'identification repose sur l’exécution de l'intelligence artificielle avec la mise en œuvre de classificateurs normés permettant de reconnaître des objets, des personnes, un ensemble d’objets, une combinaison de ces éléments, etc. L'identification permet par exemple de distinguer des soldats amis ou ennemis par des indicateurs spécifiques (uniformes, armoiries, véhicules, etc.) renseignés dans l'intelligence artificielle. L’analyse des circonstances repose également sur l’exécution de l'intelligence artificielle avec la prise en compte de données contextuelles pour réaliser une analyse prédictive et anticiper des menaces. The identification and analysis step 530 corresponds to the processing carried out by the central computer in order to determine the nature of the target. Identification is based on the execution of artificial intelligence with the implementation of standardized classifiers allowing to recognize objects, people, a set of objects, a combination of these elements, etc. Identification makes it possible, for example, to distinguish friendly or enemy soldiers using specific indicators (uniforms, coats of arms, vehicles, etc.) entered in artificial intelligence. Circumstantial analysis also relies on the execution of artificial intelligence with consideration of contextual data to perform predictive analysis and anticipate threats.
L’étape 530 permet également au robot sentinelle de déterminer l’arme adéquate en fonction de la cible. Selon la typologie de la menace détectée, une procédure basée sur un tir de semonce peut être activée, tout comme une procédure d'alerte silencieuse ou non, et de message de semonce. Cette procédure sera activée par le commandement en fonction de la classe d'utilisation du robot et du niveau de sécurisation requis en fonction des menaces potentielles envisagées. Step 530 also allows the sentinel robot to determine the correct weapon based on the target. Depending on the type of threat detected, a procedure based on a warning shot can be activated, as can a silent or non-silent alert and warning message procedure. This procedure will be activated by the command according to the class of use of the robot and the level of security required according to the potential threats envisaged.
L’étape 540 d’orientation de la tourelle de tir consiste à faire pivoter la tourelle de sorte que l'arme choisie (en fonction de la nature de la cible) pointe dans la direction de la cible. Cette rotation peut se faire à différentes vitesses angulaires selon plusieurs paramètres comme l'imminence de la menace, l'éloignement de la cible, le nombre de cibles simultanées, l'économie d’énergie de la batterie électrique, etc. De préférence, l’attitude du robot sentinelle, y compris la vitesse de rotation de sa tourelle de tir, doit rester plus rapide que les gestes d'un soldat humain, pour garantir un avantage tactique en termes de performances et de précision. Ainsi le temps caractéristique de base, correspondant à un tour entier de la tourelle, doit, de préférence, être de l’ordre de la fraction de seconde. L’étape 550 de visée de la cible correspond à une manœuvre automatique effectuée par l’arme adéquate pointant la cible, pour orienter le canon de l'arme adéquate en fonction des données de localisation et de typologie de la cible reçues du calculateur central. Tant que le tir ou la séquence de tirs ne sont pas exécutés, cette étape est maintenue. Autrement dit, l’arme continue de viser la cible, qui devient dans ce cas une cible verrouillée. The step 540 for orienting the firing turret consists in rotating the turret so that the chosen weapon (depending on the nature of the target) points in the direction of the target. This rotation can be done at different angular speeds depending on several parameters such as the imminence of the threat, the distance from the target, the number of simultaneous targets, the energy saving of the electric battery, etc. Preferably, the attitude of the sentry robot, including the rotational speed of its firing turret, should remain faster than the gestures of a human soldier, to ensure a tactical advantage in terms of performance and precision. Thus the basic characteristic time, corresponding to an entire revolution of the turret, should preferably be of the order of a fraction of a second. The target sighting step 550 corresponds to an automatic maneuver performed by the appropriate weapon pointing the target, to orient the barrel of the appropriate weapon as a function of the target location and typology data received from the central computer. As long as the shot or the shot sequence is not executed, this step is maintained. In other words, the weapon continues to aim at the target, which in this case becomes a locked target.
L’étape 560 de prise de décision peut être automatique ou manuelle. Decision-making step 560 can be automatic or manual.
Dans le premier cas, l'intelligence artificielle se charge de déterminer quelle action doit prendre le robot au vu de la cible identifiée et analysée. Certaines décisions peuvent s’avérer évidentes comme le fait d’abattre un soldat ennemi qui tire sur des alliés, qui vise le robot sentinelle, ou qui tente de pénétrer dans une zone sensible en étant armé d'explosifs par exemple. D’autres décisions nécessitent une analyse plus approfondie afin que le résultat soit relativement cohérent avec une réaction humaine. Cette analyse peut découler d'un apprentissage automatique basé sur des données issues de simulations réalisées par des soldats humains lors de séances d’entrainement par exemple. De plus, cet apprentissage automatique peut être affiné manuellement de façon continue pour réduire au maximum le taux d’erreur du robot. L'intelligence artificielle développée par le demandeur atteint des corrélations avec les décisions humaines dépassant les 90%. In the first case, the artificial intelligence is responsible for determining what action the robot should take in view of the target identified and analyzed. Some decisions may be obvious, such as shooting down an enemy soldier who shoots allies, targets the sentry robot, or tries to enter a sensitive area armed with explosives, for example. Other decisions require further analysis in order for the outcome to be relatively consistent with a human reaction. This analysis can result from machine learning based on data from simulations carried out by human soldiers during training sessions, for example. In addition, this machine learning can be continuously refined manually to minimize the robot error rate. The artificial intelligence developed by the applicant achieves correlations with human decisions exceeding 90%.
Dans le deuxième cas, un opérateur humain prend la main sur le robot sentinelle pour le piloter à distance et orchestrer ses différentes actions (tirs, interventions, prise de contrôle sur les caméras de l'unité de détection, etc.). In the second case, a human operator takes control of the sentinel robot to control it remotely and orchestrate its various actions (firing, interventions, taking control of the cameras of the detection unit, etc.).
Il est important de noter que l’opérateur humain peut à tout moment switcher entre mode automatique et mode manuel, et de surcroît, favoriser un mode combiné dans lequel le robot fonctionne en mode automatique le long de tout le processus sauf en ce qui concerne l’exécution de la décision, auquel cas une validation est demandée à l’opérateur humain. Ainsi, l’opérateur humain confirme ou annule la décision de l'intelligence artificielle et, le cas échéant, prend une autre décision qui lui parait être plus appropriée. It is important to note that the human operator can at any time switch between automatic mode and manual mode, and in addition, favor a combined mode in which the robot operates in automatic mode throughout the entire process except with regard to the execution of the decision, in which case validation is requested from the human operator. Thus, the human operator confirms or cancels the decision of the artificial intelligence and, if necessary, takes another decision which seems to him to be more appropriate.
L’étape 570 d’exécution termine l'action (ponctuelle) du robot sentinelle et peut être opérée en mode automatique ou en mode manuel, ce dernier cas s’accompagnant nécessairement d’une autorisation humaine. La figure 9 représente les étapes de mise en œuvre du procédé selon un mode de réalisation particulier. The execution step 570 ends the (one-off) action of the sentinel robot and can be operated in automatic mode or in manual mode, the latter case necessarily being accompanied by human authorization. FIG. 9 represents the steps for implementing the method according to a particular embodiment.
Selon cet exemple, le procédé comprend : According to this example, the method comprises:
- l’étape 510 d’observation ; - observation step 510;
- l'étape 520 de détection d’une cible X ; - step 520 of detecting a target X;
- une étape 521 d’ajustement et de réglage automatique des capteurs d'image ; - a step 521 of adjustment and automatic adjustment of the image sensors;
- une étape 522 de suivi de la cible X, exécutée en parallèle de l'étape précédente ; a step 522 of tracking the target X, executed in parallel with the previous step;
- une étape 523 de capture d'images de la cible X ; a step 523 of capturing images of the target X;
- une étape 524 de transmission des images au calculateur central ;a step 524 of transmitting the images to the central computer;
- une étape 525 de traitement et d’analyse des images par l'intelligence artificielle ; - a step 525 for processing and analyzing the images by artificial intelligence;
- l’étape 530 de classification (reconnaissance/identification) de la cible X ; - the step 530 of classification (recognition / identification) of the target X;
- une étape 531 d'envoi de consignes à la tourelle de tir basées sur les coordonnées de la cible X obtenues grâce à l'étape de pistage 522 ;a step 531 of sending instructions to the firing turret based on the coordinates of the target X obtained by virtue of the tracking step 522;
- l'étape 540 de mouvement (orientation) de la tourelle de tir en exécution des consignes reçues ; - step 540 of movement (orientation) of the firing turret in execution of the instructions received;
- l'étape 550 de visée de la cible X ; the step 550 of aiming at the target X;
- l'étape 560 de décision, qui peut être exécutée juste après l'étape 530 de classification, en parallèle des étapes 531 , 540 et 550 ; the decision step 560, which can be executed just after the classification step 530, in parallel with the steps 531, 540 and 550;
- une étape 561 de validation de la décision ; a step 561 for validating the decision;
- l'étape 570 d’exécution de la décision validée. - step 570 of executing the validated decision.
Ce procédé s’accompagne en outre d’une étape 600 de communication avec l’opérateur comprenant des sous-étapes de : This method is also accompanied by a step 600 of communication with the operator comprising sub-steps of:
- envoi sur un serveur 210 sécurisé par chaîne de blocs (ou blockchain) des données issues de l'étape 530 de classification de la cible détectée ; - Sending to a server 210 secured by blockchain (or blockchain) of the data from step 530 of classification of the detected target;
- horodatage des données reçues ; - time stamp of the data received;
- stockage des données et des certificats d’horodatage générés ; - storage of data and generated time stamping certificates;
- commande opérateur fonction des données reçues. L’étape 521 d’ajustement et de réglage automatique correspond aux différents traitements effectués par les caméras du robot, tels que la mise au point automatique (ou autofocus), le grossissement, le cadrage et autres, en vue d’obtenir une image exploitable par le calculateur central. - operator command depending on the data received. The step 521 of adjustment and automatic adjustment corresponds to the various treatments carried out by the cameras of the robot, such as the automatic focusing (or autofocus), the magnification, the framing and others, in order to obtain an exploitable image. by the central computer.
L’étape 522 de suivi de la cible est réalisée au moyen de fonctionnalités dédiées installées dans les calculateurs des caméras et permet de calculer en permanence la position de la cible en mouvement pour permettre au robot, le cas échéant, de viser et de tirer quasi instantanément. The step 522 of following the target is carried out by means of dedicated functionalities installed in the computers of the cameras and makes it possible to continuously calculate the position of the moving target to allow the robot, if necessary, to aim and shoot quasi. instantly.
Le procédé de défense et de sécurisation tel qu'il a été décrit s’applique indifféremment quel que soit le nombre de cibles. Autrement dit, le procédé est mis en œuvre de façon répétitive à chaque détection de cible. Cependant, lorsque le robot détecte plusieurs cibles au même temps, ou plus précisément dans un laps de temps plus court que le temps de boucle du procédé, il effectue un ordonnancement des cibles en fonction de plusieurs facteurs pour ensuite déclencher une action optimisée. Ces facteurs sont par exemple la distance de la cible, la typologie de la cible, le temps nécessaire à la neutralisation de la cible, les munitions à disposition, la vitesse de progression de la cible, ainsi que d’autres critères de priorité pouvant être admis dans les algorithmes d'optimisation du robot. The defense and security method as described can be applied regardless of the number of targets. In other words, the method is implemented repeatedly for each target detection. However, when the robot detects several targets at the same time, or more precisely in a period of time shorter than the process loop time, it performs an ordering of the targets according to several factors and then triggers an optimized action. These factors are for example the distance from the target, the typology of the target, the time required to neutralize the target, the ammunition available, the speed of progression of the target, as well as other priority criteria that can be admitted in robot optimization algorithms.
Par exemple, lorsque le robot détecte un char d'assaut en progression lente et un soldat légèrement armé très proche, et que l'arme légère et l'arme lourde de la tourelle ne peuvent pas viser simultanément les deux cibles, le robot choisit d’attaquer prioritairement le char avec l'arme lourde pour annuler la menace d'un tir imminent aux conséquences plus grave, avant de neutraliser le soldat qui, entre temps, ne peut porter que des dommages limités au robot. For example, when the robot detects a slowly advancing tank and a lightly armed soldier very close, and the light weapon and the heavy weapon of the turret cannot simultaneously aim at both targets, the robot chooses to '' attack the tank as a priority with the heavy weapon to cancel the threat of an imminent shot with more serious consequences, before neutralizing the soldier who, in the meantime, can only inflict limited damage to the robot.
En outre, Le fonctionnement du robot sentinelle respecte nécessairement les étapes d’un procédé de maintenance permettant de changer rapidement les batteries et de remplir les réservoirs à munitions pour les différents systèmes d'armes. In addition, the operation of the sentry robot necessarily follows the steps of a maintenance process for quickly changing the batteries and filling the ammunition tanks for the various weapon systems.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S R E V E N D I C A T I O N S
1. Robot (100) de défense et de sécurisation, apte à fonctionner de façon autonome, comportant une unité de détection (10), comprenant au moins un capteur d'image (11 ), une tourelle de tir (20), et une base (30) contenant un calculateur central (31), caractérisé en ce que la tourelle de tir est équipée d’au moins deux armes (21) de calibres différents et est montée rotative autour d’un axe longitudinal (Z) du robot pour permettre de viser automatiquement une cible avec l'arme adéquate, ladite arme étant choisie en fonction d’une classification de la cible, obtenue par des algorithmes d’intelligence artificielle mis en œuvre par le calculateur central. 1. Defense and security robot (100), capable of operating autonomously, comprising a detection unit (10), comprising at least one image sensor (11), a firing turret (20), and a base (30) containing a central computer (31), characterized in that the firing turret is equipped with at least two weapons (21) of different calibers and is rotatably mounted around a longitudinal axis (Z) of the robot to make it possible to aim automatically at a target with the appropriate weapon, said weapon being chosen according to a classification of the target, obtained by artificial intelligence algorithms implemented by the central computer.
2. Robot selon la revendication 1, dans lequel la tourelle de tir (20) comporte une arme légère (21a), de type fusil d’assaut, une arme de cadence (21b), de type mitrailleuse, et une arme lourde (21c), de type pièce d'artillerie telle qu’un lance-roquettes, chacune desdites armes étant couplée à un dispositif mécanique de positionnement (211 ). 2. Robot according to claim 1, wherein the firing turret (20) comprises a light weapon (21a), of the assault rifle type, a cadence weapon (21b), of the machine gun type, and a heavy weapon (21c). ), of the artillery type such as a rocket launcher, each of said weapons being coupled to a mechanical positioning device (211).
3. Robot selon l’une des revendication 1 ou 2, dans lequel l’unité de détection (10) comporte trois capteurs d’image (11) agencés de sorte que leurs axes forment deux à deux un angle de 120°, et présentant chacun une ouverture angulaire suffisante pour permettre une vision à 360°. 3. Robot according to one of claims 1 or 2, wherein the detection unit (10) comprises three image sensors (11) arranged so that their axes form two by two an angle of 120 °, and having each an angular opening sufficient to allow a 360 ° vision.
4. Robot selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque capteur d'image (11) est une caméra thermique, optique infrarouge ou multispectrale, implémentant des programmes de réglage automatique et de suivi d’objets mobiles. 4. Robot according to any one of the preceding claims, in which each image sensor (11) is a thermal, infrared or multispectral optical camera, implementing programs for automatic adjustment and tracking of moving objects.
5. Robot selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’unité de détection (10) comporte un instrument de télédétection (12), de type radar ou Lidar, ledit robot comportant en outre un module de communication radiofréquence (13) et un module de géolocalisation (14) pour système de positionnement par satellites. 5. Robot according to any one of the preceding claims, wherein the detection unit (10) comprises a remote sensing instrument (12), of radar or Lidar type, said robot further comprising a radiofrequency communication module (13). and a geolocation module (14) for a satellite positioning system.
6. Robot selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un mécanisme de déploiement télescopique constitué d’une partie supérieure (41), placée entre la tourelle de tir (20) et l’unité de détection (10), et une partie inférieure (42), placée entre la base (30) et ladite tourelle, ledit mécanisme faisant varier la hauteur du robot entre une position fermée et une position ouverte. 6. Robot according to any one of the preceding claims, comprising a telescopic deployment mechanism consisting of an upper part (41), placed between the firing turret (20) and the detection unit (10), and a part lower (42), placed between the base (30) and said turret, said mechanism varying the height of the robot between a closed position and an open position.
7. Robot selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la base (30) comporte des pieds (38) escamotables ou rétractables, inclinés par rapport à l’axe longitudinal (Z) du robot de sorte à stabiliser ledit robot lors de tirs. 7. Robot according to any one of the preceding claims, wherein the base (30) comprises retractable or retractable feet (38), inclined relative to the longitudinal axis (Z) of the robot so as to stabilize said robot during shots.
8. Robot selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la base (30) est équipée d’organes de déplacement, tels que des roues (34) et une roulette (35). 8. Robot according to any one of the preceding claims, wherein the base (30) is equipped with moving members, such as wheels (34) and a caster (35).
9. Procédé de défense et de sécurisation dans le cadre d’une opération militaire ou de surveillance, caractérisé en ce qu’il est mis en œuvre par un robot de défense et de sécurisation selon l’une des revendications précédentes, et en ce qu'il comprend : 9. A method of defense and security in the context of a military or surveillance operation, characterized in that it is implemented by a defense and security robot according to one of the preceding claims, and in that 'He understands :
- une étape (510) d’observation ; - an observation step (510);
- une étape (520) de détection d’une cible ; - a step (520) of detecting a target;
- une étape (530) de classification de la cible par une intelligence artificielle ; - a step (530) of classification of the target by an artificial intelligence;
- une étape (540) de positionnement automatique de la tourelle de tir- a step (540) of automatic positioning of the firing turret
(20) ; (20);
- une étape (550) de visée de la cible avec l’arme choisie ; - a step (550) of aiming the target with the chosen weapon;
- une étape (560) de prise de décision ; et - a decision-making step (560); and
- une étape (570) d'exécution de la décision. - a step (570) for executing the decision.
10. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre : 10. The method of claim 9, further comprising:
- une étape (521 ) de réglage automatique d'un capteur d'image (11) ;- a step (521) of automatic adjustment of an image sensor (11);
- une étape (532) de capture d'images ; et - une étape (524) de transmission des images capturées au calculateur central (31 ) ; entre l’étape 520) de détection et l’étape (530) de classification. - a step (532) of capturing images; and - a step (524) of transmitting the captured images to the central computer (31); between the detection step 520) and the classification step (530).
11. Procédé selon l’une des revendications 9 ou 10, comprenant en outre une étape (600) de communication sécurisée avec un opérateur humain, ladite étape comprenant des sous étapes de : 11. Method according to one of claims 9 or 10, further comprising a step (600) of secure communication with a human operator, said step comprising substeps of:
- envoi sur un serveur (210) sécurisé par une chaîne de blocs (ou blockchain) des données issues de l’étape (530) de classification de la cible ; - sending to a server (210) secured by a blockchain (or blockchain) data from the target classification step (530);
- horodatage des données reçues ; - time stamp of the data received;
- stockage des données et des certificats d’horodatage générés ; - storage of data and generated time stamping certificates;
- transmission de la commande opérateur au robot de défense (100). - transmission of the operator command to the defense robot (100).
12. Procédé selon l’une des revendications 9 à 11, dans lequel les opérations de l’étape (530) de classification de la cible par l’intelligence artificielle sont basées sur des classificateurs normés spécifiques. The method according to one of claims 9 to 11, wherein the operations of the step (530) of classifying the target by artificial intelligence are based on specific standardized classifiers.
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