一种基于动态标尺的火控解算控制系统及方法与流程

【技术领域】

本发明属于武器模块中的电子信息处理技术领域，尤其涉及一种基于动态标尺的火控解算控制系统及方法。

背景技术：

常见的火控系统中都需要测距装置，一般的测距装置需要有信号发射装置和接收装置，其通过测量信号发射时间和反射信号接收时间的间隔来估算其与目标物体间的距离，得出距离后火控系统再进行解算，最后实现锁定目标并进行打击。

常见测距装置的信号为超声波、红外线、激光等，目前这类装置成本较高且容易暴露自身目标。

因此，有必要研究一种基于动态标尺的火控解算控制系统及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种基于动态标尺的火控解算控制系统及方法，本发明把距离信息仅作为中间变量，使操作人员不必考虑距离设定而能精确进行火控解算，打击目标，是一种方便快捷、成本低、方式隐蔽的火控解算方式。

一方面，本发明提供一种基于动态标尺的火控解算控制系统及方法；所述火控解算控制系统包括显示装置、信息采集装置、信息处理装置和操控装置；

所述显示装置用于显示叠加动态标尺后的真实目标图像；

所述信息采集装置用于获取真实目标的图像；

所述操控装置用于输入发射器高度信息、预定目标高度信息、武器模块的射表数据信息和信息采集装置的俯仰角度调节信息；

所述信息处理装置用于根据信息采集装置的信息和操控装置的信息，将动态标尺叠加图像上并输出到显示装置。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述火控解算控制系统还包括武器模块，所述武器模块包括武器发射装置、方位旋转框架、第一俯仰轴和方位轴；

所述武器发射装置通过第一俯仰轴连接方位旋转框架，所述武器发射装置能够以第一俯仰轴为对称中心进行0°-360°旋转；

所述方位旋转框架固定连接方位轴。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述信息采集装置包括摄像机和第二俯仰轴，所述摄像机通过第二俯仰轴连接方位旋转框架，所述摄像机能够以第二俯仰轴为对称中心进行0°-360°旋转。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述第一俯仰轴和第二俯仰轴均由操控装置控制，所述第一俯仰轴和第二俯仰轴之间相互独立，所述摄像机和武器发射装置同轴转动。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述显示装置为显示器。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述信息处理装置为信息处理计算机。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种基于动态标尺的火控解算控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、用户通过操控装置输入武器的射表数据信息和预定目标高度信息；

步骤2、信息处理计算机通过数据链接收武器的射表数据信息和预定目标高度信息；信息处理计算机通过数据链接收武器模块的射角信息,；

步骤3、信息处理计算机进行子弹飞行直线距离匹配和标尺高度解算；

步骤4、信息处理计算机进行动态标尺显示；

步骤5、旋转武器模块中武器发射装置使其左右对准真实目标，同时摄像机左右也对准真实目标；

步骤6、调节摄像机的俯仰角度，从显示器中观察，使真实目标底部与图像底部平齐；

步骤7、调节武器模块中武器发射装置的俯仰角，从显示器中观察，使动态标尺的高度与真实目标高度平齐；

步骤8、发射子弹对目标进行精准打击，单个火控解算控制周期完成。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤2中射角信息的获取方法如下：武器模块通过读取武器发射装置俯仰角度传感器的数值来获取射角信息。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤2中射表数据信息和预定目标高度信息的获取方法具体如下：

操控装置由键盘、usb接口和主控电路构成，用户通过键盘输入预定目标高度信息，通过usb接口导入射表数据信息；

主控电路将预定目标高度信息和射表数据信息通过数据链发送到信息处理计算机。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤3中信息处理计算机进行子弹飞行直线距离匹配和标尺高度解算方法具体如下：

信息处理计算机根据武器系统的射角信息、预定目标高度信息通过查询射表数据，匹配出一个子弹飞行到预定目标高度时对应的距离，此距离为子弹飞行直线距离；

信息处理计算机根据几何原理进行解算，从而得出标尺高度；

所述几何原理如下：

预定目标高度/子弹飞行直线距离＝标尺高度/摄像机焦距，从而得出标尺高度。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

现有的火控系统的解算控制方式中都需要测距装置，常见测距装置的信号为超声波、红外线、激光等，目前这类装置成本较高且容易暴露自身目标。本发明是一种把距离信息仅作为中间变量，使操作人员不必考虑距离设定，从而是一种使用方便快捷、成本低、方式隐蔽的火控解算方式。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例提供的火控解算控制系统的结构图；

图2是本发明一个实施例提供的武器模块结构图；

图3是本发明一个实施例提供的子弹飞行直线距离计算方法图；

图4是本发明一个实施例提供的标尺高度解算方法图；

图5是本发明一个实施例提供的动态标尺解算方法图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本发明提供一种基于动态标尺的火控解算控制系统，所述火控解算控制系统适用于武器模块(如高射炮，高射机枪)中，所述火控解算控制系统包括包括显示装置、信息采集装置、信息处理装置和操控装置；

所述显示装置用于显示叠加动态标尺后的真实目标图像；

所述信息采集装置用于获取真实目标的图像；

所述操控装置用于输入发射器高度信息、预定目标高度信息、武器模块的射表数据信息和信息采集装置的俯仰角度调节信息；

所述信息处理装置用于根据信息采集装置的信息和操控装置的信息，将动态标尺叠加图像上并输出到显示装置；

所述火控解算控制系统还包括武器模块，所述武器模块包括武器发射装置、方位旋转框架、第一俯仰轴和方位轴；

所述武器发射装置通过第一俯仰轴连接方位旋转框架，所述武器发射装置能够以第一俯仰轴为对称中心进行0°-360°旋转；

所述信息采集装置包括摄像机和第二俯仰轴，所述摄像机通过第二俯仰轴连接方位旋转框架，所述摄像机能够以第二俯仰轴为对称中心进行0°-360°旋转；

所述第一俯仰轴和第二俯仰轴均由操控装置控制，所述第一俯仰轴和第二俯仰轴之间相互独立，所述摄像机和武器发射装置同轴转动。

所述方位旋转框架固定连接方位轴所述显示装置为显示器；所述信息采集装置为具有摄录功能的设备，如摄像机，所述信息处理装置为信息处理计算机，具体火控解算控制系统如图1所示，信息处理计算机通过数据链3连接显示器；操控装置通过数据链4连接信息处理计算机；信息处理计算机与摄像机之间通过数据链2进行信息交互；信息处理计算机通过数据链1接收来自武器模块的信息。其中，摄像机安装在武器模块上。

如图2所示，武器模块包括武器发射装置、方位旋转框架、方位轴和第一俯仰轴，所述方位轴固定连接在方位旋转框架下方，所述武器发射装置通过第一俯仰轴连接方位旋转框架，所述武器发射装置能够以第一俯仰轴为对称中心，进行任意角度旋转。所述摄像机单独配设有第二俯仰轴，所述摄像机通过第二俯仰轴连接方位旋转框架。所述摄像机能够以第二俯仰轴为对称中心，进行任意角度旋转。所述第一俯仰轴与第二俯仰轴之间相互独立。所述第一俯仰轴和所述第二俯仰轴均由操控装置控制。

本发明所述火控解算控制系统的工作原理如下：

摄像机：用来拍摄真实目标的图像，摄像机的俯仰角度可以由用户通过操控装置进行调节；摄像机能与方位轴同步转动，摄像机的第二俯仰轴与武器发射装置的第一俯仰轴相互独立；

显示器：用来显示叠加了动态标尺的真实目标图像；

操控装置：用户通过操控装置输入发射器高度信息、预定目标高度信息、武器模块的射表数据信息以及摄像机俯仰角度调节信息；

信息处理计算机：

a)接收来自操控装置的信息；

b)接收武器模块提供的武器发射装置俯仰角度(射角信息)；

c)接收摄像机拍摄的图像；

d)控制摄像机调节俯仰角度；

e)在图像上叠加动态标尺；

f)输出图像到显示器显示。

本发明所述火控解算控制系统在使用时：

首先信息处理计算机根据武器模块的射角信息、预定目标高度信息通过查询射表数据，匹配出一个子弹飞行到此预定目标高度时对应的距离，此距离称为子弹飞行直线距离。如图3所示。射表为枪、炮、火箭武器等特定的发射装置连同配用的弹种及其装药号专门编制的，载有射角与射程以及其他弹道诸元对应关系的表册。实施准确而有效的射击依据。

其次信息处理计算机根据几何原理进行解算，预定目标高度/子弹飞行直线距离＝标尺高度/摄像机焦距，从而得出标尺高度。几何原理如图4所示。在图4中，标尺高度与传感器高度的比值就是标尺在图像中所占的高度比；信息处理计算机根据比值在图像中叠加标尺标志。

连续调节武器模块中武器发射装置的俯仰角(射角跟随变化)，信息处理计算机实时匹配子弹飞行直线距离，实时进行标尺高度解算。使得标尺在图像中的占比连续发生变化，从而实现动态标尺的效果。如图5所示。

本发明还提供一种基于动态标尺的火控解算控制方法，所述方法通过上述火控解算控制系统实现；具体包括以下步骤：

步骤1.用户通过操控装置输入武器的射表数据信息和预定目标高度信息；

步骤2.信息处理计算机通过数据链4接收这些信息；

步骤3.信息处理计算机通过数据链1接收武器的射角信息,武器模块通过读取武器发射装置俯仰角度传感器的数值来获取射角信息；

步骤4.信息处理计算机进行子弹飞行直线距离匹配；

步骤5.信息处理计算机进行标尺高度解算；

步骤6.信息处理计算机进行动态标尺显示功能；

步骤7.旋转武器模块中武器发射装置使其左右对准真实目标，此时摄像机左右也对准真实目标；

步骤8.调节摄像机的俯仰角度，从显示器中观察，使真实目标底部与图像底部平齐；

步骤9.调节武器模块中武器发射装置的俯仰角，从显示器中观察，使动态标尺的高度与真实目标高度平齐。

步骤10.匹配完成；可以发射子弹实现对目标的精准打击；

步骤11.单个火控解算控制周期完成。

所述步骤2中射角信息的获取方法如下：武器模块通过读取武器发射装置俯仰角度传感器的数值来获取射角信息；

所述步骤2中射表数据信息和预定目标高度信息的获取方法具体如下：

操控装置由键盘、usb接口和主控电路构成，用户通过键盘输入预定目标高度信息，通过usb接口导入射表数据信息。

所述步骤3中信息处理计算机进行子弹飞行直线距离匹配和标尺高度解算方法具体如下：

信息处理计算机根据武器系统的射角信息、预定目标高度信息通过查询射表数据，匹配出一个子弹飞行到预定目标高度时对应的距离，此距离为子弹飞行直线距离；

信息处理计算机根据几何原理进行解算，预定目标高度/子弹飞行直线距离＝标尺高度/摄像机焦距，从而得出标尺高度。

本发明所述的火控解算控制系统及方法，把距离信息仅作为中间变量，使操作人员不必考虑距离设定，是一种使用方便快捷、成本低、方式隐蔽的火控解算方式。

以上对本申请实施例所提供的一种基于动态标尺的火控解算控制系统及方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。