基于炮膛的静对静光学直瞄系统的制作方法

本发明涉及光学成像技术领域，具体涉及一种基于坦克火炮炮膛的静对静光学直瞄系统。

背景技术：

坦克炮作为直瞄武器,主要用于贯穿装甲、摧毁敌人火器与防御工事。由于地球引力作用，炮弹射出后就往下掉，所以火炮一般是仰角射击，但反坦克时有效射程多在2千米左右，在这个距离内，炮膛速度高，弹道低伸，再加上坦克目标大，因此坦克炮多为直瞄直射。瞄准线上的弹道高在整个射程距离上不超过目标高的射击叫直射，这段距离也叫直射距离。直射距离的大小取决于目标的高低和弹道的低伸程度。由于坦克炮不追求射程，而是反装甲，所以追求初速快(多为滑膛炮，如炮口初速可达1700米/秒左右)、弹道低伸，再加上坦克目标大，所以这时在对应距离上，直接用瞄准标志瞄准目标中心就可以打中目标(如对距离为1500米处立靶射击时，其射弹散布仅为0.3米×0.3米)，对应距离就是直射距离。也因为看上去似乎就是炮弹出膛就直直飞向目标，所以也称直瞄直射。

坦克炮的发射必须由观瞄系统控制，观瞄系统为指挥员提供战场态势信息，为射手提供观察、搜索和瞄准目标的通道，其优劣直接影响坦克装甲车辆战斗能力的强弱。现代观瞄系统已非常先进，达到具备动对动射击瞄准能力。但静对静射击也是经常遇到的情况，特别当观瞄系统出现故障时，如何能够准确射中目标，是一非常重要和实用的动作。如在俄罗斯举行的包括我军参加的多国坦克两项大赛中，就出现过因为观瞄系统出现问题而导致静对静打不中情况。

对于一般轻武器：如自动步枪来说，由于准星和缺口直接在枪管轴线上，当安装的光学瞄准系统出现问题时，可采用准星和缺口这种机械式瞄准系统瞄准射击。而坦克炮管和瞄准系统是分开的，出厂前经过调校使瞄准线和火炮轴线平行，交付部队后需要定时校正，一旦瞄准系统出现问题，如震动、线路问题等造成火炮身管轴线与观察瞄准系统之间的关系出现误差，光学系统损坏，电子部件损坏等情况时，将无法实现瞄准或准确击中目标。而本发明将能较好的解决这一问题，实现特殊工况下静对静的准确瞄准和射击。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于炮膛的静对静光学直瞄系统，解决了现有技术中坦克炮管和瞄准系统需要定时校准的缺点。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种基于炮膛的静对静光学直瞄系统，静对静光学直瞄系统包括：光学系统，光学系统通过炮管获取前面的景物，实现数字图像信号的输出；显示屏，显示屏接收并呈现光学系统传输的图像；以及信号传输线，信号传输线连接光学系统与显示屏。

在一些实施方式中，光学系统包括：镜头组件；镜头架，镜头组件通过镜头架固定在光学系统内部；光学镜片组，光学镜片组以一定间距贯穿地固定在镜头组件内部，光学镜片组由信号传输线与显示屏相连；CMOS图像传感器，所述CMOS图像传感器安装在光学镜片组之后，CMOS图像传感器由信号传输线与显示屏相连；筒身和筒盖，筒盖设置于筒身端部，筒身外形与弹壳类似，镜头组件通过镜头架固定在筒身内。

在一些实施方式中，筒身具有锥度以使得筒身与炮膛完全配合。

在一些实施方式中，筒身内部设有接口，接口用于固定CMOS图像传感器，接口前、后分别设置有挡板和旋钮。

在一些实施方式中，筒盖外部设置有把手，把手上方装有旋钮。

在一些实施方式中，光学系统设置有激光测距仪，激光测距仪固定在镜头组件前方。

在一些实施方式中，显示屏包括；显示窗口；控制按钮，控制按钮位于所述显示屏下方；十字线准星和刻度线，十字线准星和刻度线叠加在显示屏中央；以及可充电锂电池，可充电锂电池安装在显示屏内部。

在一些实施方式中，控制按钮包括显示窗口开关按钮、调焦距旋钮、调光圈旋钮以及激光测距仪控制按钮。

在一些实施方式中，显示屏背部设置有倒置的L型支架，L型支架通过与筒盖外部的把手配合，完成显示屏的准确定位。

在一些实施方式中，CMOS图像传感器包括控制接口、曝光白平衡等控制、视频时序产生电路、光敏单元阵列、模拟信号处理和A/D转换电路。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明的瞄准系统与坦克之间无线路连接，不会出现因差移而无法瞄准情况，且无需时刻校正瞄准线与火炮轴线平行，能够在坦克自身瞄准系统出现问题时随时瞄准目标，通过机械式直接操作炮管而实现高命中率静对静光学直瞄射击。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1所示为本发明一个实施例的基于炮膛的静对静光学直瞄系统外部结构示意图。

图2所示为本发明一个实施例的远距离高精度自动瞄准系统的光学系统结构外廓图。

图3所示为本发明一个实施例的远距离高精度自动瞄准系统的光学系统筒盖结构示意图。

图4所示为本发明一个实施例的远距离高精度自动瞄准系统的显示屏结构示意图。

图5所示为本发明一个实施例的CMOS图像传感器的结构侧视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1至图5，本发明提供的一种基于炮膛的静对静光学直瞄系统，包括光学镜片组9、CMOS图像传感器16、激光测距仪8、镜头架10、信号传输线5、19和显示屏6，激光测距仪8顶部设置有激光源发射器7。

CMOS图像传感器16通过信号传输线5与显示屏6连接，光学镜片组9、激光测距仪8通过信号传输线19与显示屏6连接。

如图1所示，本系统的外部结构包括炮管1、炮膛2、炮塔4、光学系统3、信号传输线5和显示屏6。

如图2和3所示，光学系统包括镜头组件、筒身11、镜头架10、筒盖18、把手15和旋钮14，镜头组件包括光学镜片组9、CMOS图像传感器16、激光测距仪8。

光学系统整体外形与炮弹壳一致，可根据炮膛2结构的具体情况而定，光学镜片组9以一定间距贯穿光学系统3内部，通过信号传输线19穿过筒盖底部的圆孔20与显示屏6连接，CMOS图像传感器16安装在光学镜片组9之后，激光测距仪8固定在镜头组件前方，可实现50米至6公里的激光测距，顶部设置有激光源发射器7。筒身11可直接由弹壳改装代替，将镜头组件通过镜头架10固定在弹壳11内，端部设置有筒盖18，筒盖18底部开有圆孔20，外部设置有把手15，便于光学系统3的装入与取出，同时可用于显示屏6的准确定位，把手15上方装有旋钮14，类似高铁餐桌板结构，当把手15闲置时可向上折起，用旋钮14锁住，节省空间。

如图4和图5所示，显示屏6包括控制按钮、显示窗口27、十字线准星25、刻度线26、可充电锂电池29和支架28，控制按钮包括显示窗口开关按钮21、调焦距旋钮22、调光圈旋钮23、激光测距仪控制按钮24。

控制按钮位于显示屏6下方，用于控制设备开关与成像，显示窗口27中央叠加十字线准星25和刻度线26，显示屏6内部装有可充电锂电池29，显示屏6背部设置有倒置的L型支架28，可与光学系统3端部的把手15配合，将显示屏6架于把手15上。

CMOS图像传感器16包括控制接口、曝光白平衡等控制、视频时序产生电路、光敏单元阵列、模拟信号处理和A/D转换电路。

CMOS图像传感器16负责实现对图像的复现。外界光照射像素阵列，发生光电效应，传输到对应的模拟信号处理单元以及A/D转换电路，转换成数字图像信号输出。

CMOS图像传感器16固定于光学镜片组9之后，接口17可下压，类似手机电池板安装，可随时装取，前后分别通过挡板12和旋钮13进行约束，旋钮13与锁住把手15的旋钮14一致，类似高铁餐桌板结构，CMOS图像传感器16通过信号传输线5与显示屏6连接，显示窗口27方便炮手直观地观察目标景物，叠加的十字线准星25为瞄准目标的参考线。当旋转调焦距旋钮22时，可以控制焦距变大变小，从而实现景物的缩放，旋转调光圈旋钮23时，可以控制成像的明暗度。可充电锂电池29可保证显示屏6长效的工作状态，支架28起显示屏6准确定位作用。

坦克自身瞄准系统正常工作时，本装置存放于炮手的装置箱内，一旦瞄准系统出现问题，将炮闩打开，将本装置像装炮弹一样装入炮膛2，本发明系统的筒身11与炮膛2一致，能完全配合和很好定位，且有一定锥度，锥度与炮弹壳一致，装入炮膛2后，可自动定中心，保证光学系统3与炮管1中心一致，由此确保瞄准精度。显示屏6通过屏幕后方倒置的L型支架28固定在光学系统3端部的把手15上，在瞄准过程中，不仅节省显示屏6额外放置所需空间，且方便炮手观察显示窗口27的瞄准情况，避免炮手低头或抬头的动作。

瞄准过程中，本装置光学系统3内部设置有多组镜片，通过炮管1获取前面的景物，后即为一CMOS图像传感器16，实现对图像的复现，并将图像传输到一小的显示屏6上，类似照相机镜头取景过程，并可变焦，实现对远距离的观察和瞄准，并在显示屏6上呈现出来。炮手转动炮塔4和上下调整炮管1，当十字线准星25对准目标时，即完成选定目标。同时激光测距仪8上的激光源发射器7，也可发射出激光，通过显示屏6上观察打到目标上的激光束(激光束兼具有目标指示功能)，采用观察激光束的方式完成目标选定。激光束往返目标过程中，激光测距仪8由光往返所需时间，通过光速和大气折射系数计算出目标距离。若显示窗口27出现故障无法成像，可打开筒盖18，并转动旋钮13，取出CMOS图像传感器16，直接通过光学镜片组9的成像进行瞄准，筒盖18的装取可设置卡扣或螺旋结构实现。

当在显示屏6中十字线准星25对准目标后，从炮膛2中取出本装置，并装入炮弹，完成射击。实际射击瞄准过程中，当距离超过直瞄距离时(如超过2千米)，可稍抬高炮管1的高度，即有一仰角(射角)，保证炮弹以一微小抛物线射出时能准确击中目标，抬高高度由炮手根据目标距离的远近进行调控，并通过显示窗口27中央的刻度线26观察及修正，与望远镜镜头上的刻度线类似。也可根据坦克综合信息系统提供的温度、风向和分力数据，通过事先计算数据，对应相应的刻度，进行调整对准目标(此时将不会是刻度十字线中心对准目标)，以提高不同气候条件下的命中率。

显示屏6底部有四个控制按钮，第一个是显示窗口开关按钮21，即控制显示窗口27工作与关闭，当打开后，旋转第二个和第三个按钮，即调焦距旋钮22和调光圈旋钮23，对目标景象进行观察，并转动炮塔4和上下调整炮管1，定时完成选定目标，瞄准目标，最后发射击中目标。同时，亦可打开第四个控制按钮，即激光测距仪控制按钮24，激光测距仪8由顶部的激光源发射器7发射激光，通过显示屏6上观察到打到目标上的激光束，选定并发射击中目标。

激光测距可准确测定火炮到目标距离，有助于打击2千米以上目标。如激光测距系统损坏，可通过光学镜片上的刻度也可计算目标距离。

这样，炮手只要瞄准目标，并保证不大幅转动炮塔4和移动炮管1，使目标脱离出显示屏6的十字线准星25范围，即可取出本发明并装入炮弹击中目标。这样可排除不定因素，在任何突发情况下都能准确击中目标。

本发明与坦克之间无线路连接，也不存在相对位置关系，不会出现因差移而无法瞄准情况，且无需时刻校正瞄准线与火炮轴线平行，能够在坦克自身瞄准系统出现问题时随时瞄准目标，通过机械式操作炮管从而实现高命中率静对静光学直瞄射击。同时，若CMOS影像系统出现故障时，也可取下CMOS影像系统，由眼睛直接通过镜头瞄准目标，此时，就像通过光学瞄准镜瞄准目标一样(或类似望远镜)，所以有较好的冗余度，满足战场各种复杂情况的出现。

以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。