體感式電視瞄準儀的製作方法
2023-12-09 17:00:21 1
專利名稱：體感式電視瞄準儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種體感式電視瞄準儀，屬於光電觀測與瞄準設備，涉及光電技術、自 動控制技術、慣性導航姿態測量技術、數位訊號處理等技術領域。
背景技術：
體感式電視瞄準儀在其技術形式上屬頭盔式光電成像瞄準具。當前，頭盔式光電 瞄具主要分為機載飛行員用頭盔式光電瞄具和單兵戰術用光電瞄準器。機載飛行員用頭盔式光電瞄具主要用於戰術飛彈的制導控制，它是機載火控系統 的一部分。通常，由機載雷達或機載紅外熱成像系統發現目標後，接通頭盔式瞄具。頭盔式 瞄具一般通過象限指示的方式引導飛行員瞄準目標，即點亮顯示器上目標所在象限的指示 燈，飛行員根據指示燈的指示，進行上、下、左、右的頭部運動，使目標能夠處於瞄準具顯示 的中心區域。同時機載火控系統也在通過座艙中搭載的或頭盔上的光電傳感器，不間斷的 檢測頭部位置，連續獲得目標相對於頭部、以及相對於飛機的坐標數據。單兵戰術用光電瞄準器主要是替代槍瞄鏡使用，將攝像系統安裝在槍械上，以替 代傳統的槍瞄鏡，使用者通過安放在眼部的小型顯示器觀察瞄準視場實現瞄準射擊。在當今瞄準、跟蹤系統向綜合化、集成化方向發展的大背景下，由於功能模塊的不 斷集成，一方面使瞄準設備功能日益強大，性能不斷增強，另一方面卻使系統的成本大幅增 加、體積增大，設備的操作變得異常複雜、繁瑣、難於掌握，在這種背景下，改善瞄準系統的 人機界面、簡化操作成為了設計師考慮的重點。同時，機載飛行員用頭盔式光電瞄具、單兵戰術用光電瞄準器均與特定的系統平 臺相對應，功能上專門化特色突出，通用性不足，且向其它應用領域移植困難。國內機載飛 行員頭盔式光電瞄具主要是以紅外象限探測技術為主要手段，不具有主動成像功能。
發明內容
本發明克服了現有技術中的缺點，提供了一種體感式電視瞄準儀，具有向系統外 設備提供指向器方位、俯仰、橫滾姿態角度的功能，是一種具有通用性、面向通用平臺設計 的瞄準裝置，具有主動電視成像功能，而且其製造成本低，操作簡單。為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的一種體感式電視瞄準儀，包括指向器，包括用於測定操作手頭部或手臂姿態角的 第一傳感器，用於測定上述指向器姿態角的第二傳感器，和上述兩傳感器連接、用於計算上 述兩姿態角的差值並換算成上述指向器所需移動角度、進而控制該指向器轉動的同步姿態 測量儀。進一步，所述指向器包括三自由度的轉臺和裝在該轉臺上的電視攝像儀，一主控 裝置用於接收上述電視攝像儀拍攝的瞄準圖像和上述同步姿態測量儀的解算數據，並通過 顯不裝置顯不。進一步，該顯示裝置為頭盔顯示鏡。
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進一步，還包括佩戴在操作手手臂前端的手臂鍵盤，其可進行數據錄入和指向器 的轉動操作。進一步，所述第一傳感器和第二傳感器均為姿態參考裝置。進一步，所述第一傳感器佩帶在操作手的頭盔或手臂上。與現有技術相比，本發明的有益效果是1)通用性強系統具有自有的瞄準執行裝置，即指向器，使體感式電視瞄準儀能 夠與各種瞄準武器系統結合；其能夠作為單兵戰術武器系統的瞄準控制設備使用，還可作 為偵察設備使用；能夠應用於遙控武器站；能夠替代裝甲車輛的觀察潛望鏡、駕駛員潛望 鏡、瞄準潛望鏡等使用；能夠搭載與戰鬥機或無人機，承擔武器系統瞄準或偵查(觀察)任 務；能夠用作潛艇潛望鏡，填補了我國通用型頭盔式光電瞄準具的空白。2)空間位置分離操作手與指向器可以相距很遠。操作手可在遠端對指向器所在 位置附近的目標進行觀察瞄準；3)頭部\手臂感應除可以感應操作手頭部運動姿態外，操作手可將頭盔顯示鏡 中的姿態參考裝置(AHRS)佩戴於手臂或身體其它活動部位處，除利用頭部的運動實施瞄 準外，還可利用手臂等部位進行指向瞄準；4)操作便捷大幅降低了瞄準系統的操作複雜性與可理解性，操作手觀察頭盔顯 示鏡液晶屏上的圖像，利用自身的頭部(或手臂)運動控制指向器保持一致的運動，方便、 準確的對感興趣的物體進行觀察、瞄準。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。圖1是本發明的原理圖；圖2是本發明的系統組成圖。
具體實施例方式圖1是本發明所述體感式電視瞄準儀的原理圖，利用第一傳感器1測得操作手頭 部(或手臂)姿態角，利用第二傳感器2測得指向器3的指向光軸姿態角，利用數位訊號處 理器(DSP)計算二者的差值並通過控制量解算換算成需要施加給指向器3電機的控制量。圖2是本發明的系統組成圖。在本實施例中，第一傳感器1和第二傳感器2均為 姿態參考裝置(AHRS)，頭盔顯示鏡4佩戴在操作手的頭部，它包含一塊袖珍液晶顯示器，第 一傳感器1安裝在頭盔顯示鏡4上，第一傳感器1還可以佩帶在操作手的手臂上或者身體 其他的活動部位上，其中，第一傳感器1用於測量操作手的頭部(或手臂)運動、姿態，並將 這些數據發送至同步姿態測量儀6，主控裝置5用於將指向器3的電視攝像儀拍攝的瞄準圖 像和同步姿態測量儀6的解算數據合成顯示在一圖像內，並通過袖珍液晶顯示器顯示給使 用者。同步姿態測量儀6採用數位訊號處理器(DSP)分別接收來自頭盔顯示鏡4的第一 傳感器1、指向器3內的第二傳感器2的姿態數據，根據這兩組數據求解指向器3的電視攝 像儀瞄準光軸相對於操作手頭部(或手臂)的姿態角偏差，並將這個偏差轉換為指向器3 的轉動控制量，對指向器3的轉動施加控制。
指向器3包含一套具有三個轉軸(方位軸(Yaw)、俯仰軸(Pitch)、橫滾軸(Roll)) 的三自由度轉臺、第二傳感器2以及安裝在轉臺上的一部電視攝像儀。同步姿態測量儀6 發送的轉動控制量經過電源及伺服單元7的驅動放大，控制三自由度轉臺上的三個獨立的 電機轉動，通過這種轉動，使轉臺上安裝的電視攝像儀的光軸與操作手的頭部(或手臂)指
向保持一致。主控裝置5採用ARM控制器，用於系統級的控制及人機互動。主控裝置5接收同 步姿態測量儀6的姿態解算數據、指向器3上電視攝像儀的視頻圖像，並將這些數據發送至 頭盔顯示鏡4上的袖珍液晶顯示器，供操作手觀察。電源及伺服單元7主要為系統中各組成單元供電，以及完成同步姿態測量儀6的 控制量的驅動放大等。手臂鍵盤8佩戴在操作手的右臂前端，能夠進行控制、應急條件下的指向器3轉動 操作、數據錄入等操作。本發明並不局限於上述實施方式，如果對本發明的各種改動或變形不脫離本發明 的精神和範圍，倘若這些改動和變形屬於本發明的權利要求和等同技術範圍之內，則本發 明也意圖包含這些改動和變形。
權利要求
一種體感式電視瞄準儀，包括指向器，其特徵在於包括用於測定操作手頭部或手臂姿態角的第一傳感器，用於測定上述指向器姿態角的第二傳感器，和上述兩傳感器連接、用於計算上述兩姿態角的差值並換算成上述指向器所需移動角度、進而控制該指向器轉動的同步姿態測量儀。
2.根據權利要求1所述的體感式電視瞄準儀，其特徵在於所述指向器包括三自由度 的轉臺和裝在該轉臺上的電視攝像儀，一主控裝置用於接收上述電視攝像儀拍攝的瞄準圖 像和上述同步姿態測量儀的解算數據，並通過顯示裝置顯示。
3.根據權利要求2所述的體感式電視瞄準儀，其特徵在於該顯示裝置為頭盔顯示鏡。
4.根據權利要求1所述的體感式電視瞄準儀，其特徵在於還包括佩戴在操作手手臂 前端的手臂鍵盤，其可進行數據錄入和指向器的轉動操作。
5.根據權利要求1所述的體感式電視瞄準儀，其特徵在於所述第一傳感器和第二傳 感器均為姿態參考裝置。
6.根據權利要求1所述的體感式電視瞄準儀，其特徵在於所述第一傳感器佩帶在操 作手的頭盔或手臂上。
全文摘要
本發明涉及一種體感式電視瞄準儀，屬於光電觀測與瞄準設備，涉及光電技術、自動控制技術、慣性導航姿態測量技術、數位訊號處理等技術領域，其包括指向器，包括用於測定操作手頭部或手臂姿態角的第一傳感器，用於測定指向器姿態角的第二傳感器，和上述兩傳感器連接、用於計算上述兩姿態角的差值並換算成上述指向器所需移動角度、進而控制該指向器轉動的同步姿態測量儀，本發明通用性強，系統具有自有的瞄準執行裝置，即指向器，使體感式電視瞄準儀能夠與各種瞄準武器系統結合。
文檔編號G05D1/00GK101916109SQ201010228559
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月16日 優先權日2010年7月16日
發明者王靖微 申請人:王靖微