一种火炮仿真训练系统及方法

文档序号:25690742发布日期:2021-06-30 00:05阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种火炮仿真训练系统,其特征是,包括:主控计算机;所述主控计算机分别与气象检测传感器、工业相机、射击诸元计算器、传感器、控制器连接;主控计算机获取气象检测传感器采集的靶区气象检测结果和工业相机采集的靶区图像,根据靶区图像确定靶标坐标及速度,并将靶标坐标转换为弹道坐标系下的目标坐标;射击诸元计算器根据弹道坐标系下靶标坐标和速度,计算出射击诸元;传感器实时检测火炮角度并上传主控计算机;主控计算机根据火炮角度,解析出弹道坐标系下弹丸落点坐标,并将弹丸落点坐标转换为靶区坐标系下的射击坐标;主控计算机将射击坐标发送给控制器,控制器控制转台转动到射击坐标位置后,启动激光枪发射激光至靶区。2.如权利要求1所述的一种火炮仿真训练系统,其特征是,所述主控计算机,被配置为:基础信息设置、靶标定位、弹道解算和激光弹着点检测;所述基础信息设置,包括配置弹药参数、虚拟炮位阵地参数、训练参数的录入及管理;所述靶标定位,包括实时接收工业相机上传的靶区图像,根据靶区图像确定靶区坐标系下靶标坐标及速度,并将靶标坐标转换为弹道坐标系下的目标坐标;所述弹道解算,通过建立外弹道弹丸质心运动方程,依据俯仰角、方位角、温度、风速、气压等参数,解析出弹道坐标系下的火炮弹丸落点,并将该落点坐标转换为靶区坐标系下的射击坐标;所述激光弹着点检测,主控计算机接收工业相机上传的靶区图像,根据靶区图像确定激光弹着点与靶标的位置关系,判断训练结果并将结果存储到数据库中。3.如权利要求1所述的一种火炮仿真训练系统,其特征是,所述气象检测传感器和工业相机均布设在靶区;所述靶区设有靶标;所述靶区为按照设定比例缩小的训练场地;所述靶标为靶区内静止或可自由移动的模型车,模拟射击目标,可远程遥控靶标运动;所述射击诸元计算器、火炮为炮手操作的真实装备;所述气象检测传感器,包括:温湿度传感器、风速传感器、气压传感器;其中,温湿度传感器用于检测靶区的温度和湿度;风速传感器用于检测靶区的风速;气压传感器用于检测靶区的气压和高差。4.如权利要求1所述的一种火炮仿真训练系统,其特征是,气象检测传感器和工业相机,均通过固定支架安装在靶区内,且均通过网线与主控计算机连接;火炮的炮管口朝向靶标的方向,所述传感器安装在火炮的炮管上,用于检测火炮的俯仰角以及方位角,并将检测的俯仰角和方位角上传给主控计算机;所述传感器包括角度传感器、拉绳传感器,用于实时检测炮管俯仰角和方位角;所述传感器通过网线与主控计算机相连;所述控制器分别与转台和激光枪连接,所述激光枪安装在转台上,控制器通过控制转台的转动,控制激光枪的转动;所述控制器包括运动控制卡和/或单片机,用于驱动转台和控制激光枪;所述控制器通过网线与主控计算机相连;所述激光枪,用于发射激光指向靶区目标;所述转台为x_y两轴高精密转台。
5.一种火炮仿真训练方法,其特征是,包括:主控计算机依据炮手选定的训练参数,在靶区布置靶标,遥控靶标运动状态;主控计算机接收工业相机上传的靶区图像,根据靶区图像确定靶标坐标及速度,并转换至弹道坐标系下目标坐标;根据靶标位置及速度信息,通过射击诸元计算器计算出射击诸元;根据射击诸元,炮手对火炮进行装填操作,调整方向角和俯仰角,同时,传感器实时检测火炮的方向角和俯仰角,判断调整结束后上传主控计算机;主控计算机接收传感器上传的火炮方向角和俯仰角,解析弹道坐标系下弹丸落点坐标,并将该落点坐标转换为靶区坐标系下的靶区射击坐标;主控计算机将射击坐标发送给控制器,控制器控制转台转动到射击坐标位置后,启动激光枪发射激光至靶区;主控计算机接收工业相机上传的图像,根据靶区图像确定激光弹着点与靶标的位置关系,判断射击训练结果并将结果存储到数据库中;重复所有过程,直至训练结束。6.如权利要求5所述的一种火炮仿真训练方法,其特征是,所述方法还包括:检查主控计算机通信线路是否正常,若正常后完成参数初始配置,同时启动数据通信监控线程,完成靶区图像标定;检查主控计算机通信线路是否正常,若正常后完成参数初始配置,同时启动数据通信监控线程,完成靶区图像标定,具体包括:确认主控计算机与传感器、控制器、气象检测传感器、工业相机通信正常;在主控计算机上配置弹药号、初速度、射程、虚拟炮位阵地海拔高度、虚拟炮位阵地坐标、最大射击距离(x
max
、y
max
)、最小射击距离(x
min
、y
min
)、靶区长度l、靶区宽度h、靶标数量等训练参数;启动数据通信监控线程,在线程函数中实时接收传感器、气象检测传感器、工业相机上传的数据;在通信监控线程中,根据工业相机上传的多幅靶区图像,完成靶区图像标定,确定测量分辨率k。7.如权利要求5所述的一种火炮仿真训练方法,其特征是,主控计算机接收工业相机上传的靶区图像,根据靶区图像确定靶标坐标及速度,并转换至弹道坐标系下目标坐标;具体包括:主控计算机接收工业相机上传图像,经过阈值分割处理后获取二值图像;二值图像通过sobel边缘轮廓检测及hough变换后确定靶标的中心坐标(bx,by);根据连续多帧图像的靶标中心坐标变化,以及工业相机采样帧频率参数,计算出靶标速度v;将靶标中心坐标(b
x
,b
y
)转换为弹道坐标系下的目标坐标(x,y)。8.如权利要求5所述的一种火炮仿真训练方法,其特征是,根据射击诸元,炮手对火炮进行装填操作,调整方向角和俯仰角,同时,传感器实时检测火炮的方向角和俯仰角,判断调整结束后上传主控计算机;具体包括:(1)根据射击诸元,炮手进行弹药装填操作,调整火炮表尺、俯仰角和方位角;
(2)定义数组a[10],计数变量i,i初始化为0,传感器实时检测炮管俯仰角、方位角;(3)每间隔10秒,将实时检测的俯仰角存入a[i]中,同时计数变量增1,即i=i+1;(4)循环执行步骤(3),当i==9时,执行a[i]=a[i+1]操作后将i置0;(5)遍历数组a中数值,按照如下规则判断火炮状态:(6)当火炮处于静止状态时,将当前检测的俯仰角及方位角数值上传至主控计算机;(7)循环执行(3)至(6)。9.如权利要求5所述的一种火炮仿真训练方法,其特征是,主控计算机接收传感器上传的火炮方向角和俯仰角,解析弹道坐标系下弹丸落点坐标,并将该落点坐标转换为靶区坐标系下的靶区射击坐标;具体包括:主控计算机建立外弹道质心运动方程;根据训练参数配置弹药装药号数以及传感器上传的火炮方向角和俯仰角,确定弹道解算初始条件;采用变步长四阶龙格库塔法对外弹道质心运动方程进行迭代计算,得到落点诸元信息:x,y,v;循环执行上一步,当y<0.5时,循环结束,计算出最终弹丸落点坐标(x,y);将弹道坐标系下弹丸落点坐标(x,y)转换为靶区坐标系下的射击坐标(b
x
,b
y
)。10.如权利要求5所述的一种火炮仿真训练方法,其特征是,主控计算机接收工业相机上传的图像,根据靶区图像确定激光弹着点与靶标的位置关系,判断射击训练结果并将结果存储到数据库中;具体包括:主控计算机接收工业相机上传图像,经过阈值分割处理后获取二值图像;对二值图像进行联通区域分析,确定靶标区域,根据激光点区域的圆度特征来选取圆形区,确定激光弹着点区域;若激光弹着点包含在靶标区域在,则本次射击训练合格,反之,射击训练不合格;将射击训练结果存储在数据库中。
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1