專利名稱：體感式電視瞄準(zhǔn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種體感式電視瞄準(zhǔn)儀，屬于光電觀測與瞄準(zhǔn)設(shè)備，涉及光電技術(shù)、自 動(dòng)控制技術(shù)、慣性導(dǎo)航姿態(tài)測量技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
體感式電視瞄準(zhǔn)儀在其技術(shù)形式上屬頭盔式光電成像瞄準(zhǔn)具。當(dāng)前，頭盔式光電 瞄具主要分為機(jī)載飛行員用頭盔式光電瞄具和單兵戰(zhàn)術(shù)用光電瞄準(zhǔn)器。機(jī)載飛行員用頭盔式光電瞄具主要用于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的制導(dǎo)控制，它是機(jī)載火控系統(tǒng) 的一部分。通常，由機(jī)載雷達(dá)或機(jī)載紅外熱成像系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，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(dǎo)飛行員瞄準(zhǔn)目標(biāo)，即點(diǎn)亮顯示器上目標(biāo)所在象限的指示 燈，飛行員根據(jù)指示燈的指示，進(jìn)行上、下、左、右的頭部運(yùn)動(dòng)，使目標(biāo)能夠處于瞄準(zhǔn)具顯示 的中心區(qū)域。同時(shí)機(jī)載火控系統(tǒng)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(xù)獲得目標(biāo)相對(duì)于頭部、以及相對(duì)于飛機(jī)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。單兵戰(zhàn)術(shù)用光電瞄準(zhǔn)器主要是替代槍瞄鏡使用，將攝像系統(tǒng)安裝在槍械上，以替 代傳統(tǒng)的槍瞄鏡，使用者通過安放在眼部的小型顯示器觀察瞄準(zhǔn)視場實(shí)現(xiàn)瞄準(zhǔn)射擊。在當(dāng)今瞄準(zhǔn)、跟蹤系統(tǒng)向綜合化、集成化方向發(fā)展的大背景下，由于功能模塊的不 斷集成，一方面使瞄準(zhǔn)設(shè)備功能日益強(qiáng)大，性能不斷增強(qiáng)，另一方面卻使系統(tǒng)的成本大幅增 加、體積增大，設(shè)備的操作變得異常復(fù)雜、繁瑣、難于掌握，在這種背景下，改善瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的 人機(jī)界面、簡化操作成為了設(shè)計(jì)師考慮的重點(diǎn)。同時(shí)，機(jī)載飛行員用頭盔式光電瞄具、單兵戰(zhàn)術(shù)用光電瞄準(zhǔn)器均與特定的系統(tǒng)平 臺(tái)相對(duì)應(yīng)，功能上專門化特色突出，通用性不足，且向其它應(yīng)用領(lǐng)域移植困難。國內(nèi)機(jī)載飛 行員頭盔式光電瞄具主要是以紅外象限探測技術(shù)為主要手段，不具有主動(dòng)成像功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供了一種體感式電視瞄準(zhǔn)儀，具有向系統(tǒng)外 設(shè)備提供指向器方位、俯仰、橫滾姿態(tài)角度的功能，是一種具有通用性、面向通用平臺(tái)設(shè)計(jì) 的瞄準(zhǔn)裝置，具有主動(dòng)電視成像功能，而且其制造成本低，操作簡單。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種體感式電視瞄準(zhǔn)儀，包括指向器，包括用于測定操作手頭部或手臂姿態(tài)角的 第一傳感器，用于測定上述指向器姿態(tài)角的第二傳感器，和上述兩傳感器連接、用于計(jì)算上 述兩姿態(tài)角的差值并換算成上述指向器所需移動(dòng)角度、進(jìn)而控制該指向器轉(zhuǎn)動(dòng)的同步姿態(tài) 測量儀。進(jìn)一步，所述指向器包括三自由度的轉(zhuǎn)臺(tái)和裝在該轉(zhuǎn)臺(tái)上的電視攝像儀，一主控 裝置用于接收上述電視攝像儀拍攝的瞄準(zhǔn)圖像和上述同步姿態(tài)測量儀的解算數(shù)據(jù)，并通過 顯不裝置顯不。進(jìn)一步，該顯示裝置為頭盔顯示鏡。
3
進(jìn)一步，還包括佩戴在操作手手臂前端的手臂鍵盤，其可進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入和指向器 的轉(zhuǎn)動(dòng)操作。進(jìn)一步，所述第一傳感器和第二傳感器均為姿態(tài)參考裝置。進(jìn)一步，所述第一傳感器佩帶在操作手的頭盔或手臂上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1)通用性強(qiáng)系統(tǒng)具有自有的瞄準(zhǔn)執(zhí)行裝置，即指向器，使體感式電視瞄準(zhǔn)儀能 夠與各種瞄準(zhǔn)武器系統(tǒng)結(jié)合；其能夠作為單兵戰(zhàn)術(shù)武器系統(tǒng)的瞄準(zhǔn)控制設(shè)備使用，還可作 為偵察設(shè)備使用；能夠應(yīng)用于遙控武器站；能夠替代裝甲車輛的觀察潛望鏡、駕駛員潛望 鏡、瞄準(zhǔn)潛望鏡等使用；能夠搭載與戰(zhàn)斗機(jī)或無人機(jī)，承擔(dān)武器系統(tǒng)瞄準(zhǔn)或偵查(觀察)任 務(wù)；能夠用作潛艇潛望鏡，填補(bǔ)了我國通用型頭盔式光電瞄準(zhǔn)具的空白。2)空間位置分離操作手與指向器可以相距很遠(yuǎn)。操作手可在遠(yuǎn)端對(duì)指向器所在 位置附近的目標(biāo)進(jìn)行觀察瞄準(zhǔn)；3)頭部\手臂感應(yīng)除可以感應(yīng)操作手頭部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)外，操作手可將頭盔顯示鏡 中的姿態(tài)參考裝置(AHRS)佩戴于手臂或身體其它活動(dòng)部位處，除利用頭部的運(yùn)動(dòng)實(shí)施瞄 準(zhǔn)外，還可利用手臂等部位進(jìn)行指向瞄準(zhǔn)；4)操作便捷大幅降低了瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的操作復(fù)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(yùn)動(dòng)控制指向器保持一致的運(yùn)動(dòng)，方便、 準(zhǔn)確的對(duì)感興趣的物體進(jìn)行觀察、瞄準(zhǔn)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1是本發(fā)明的原理圖；圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)組成圖。
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明所述體感式電視瞄準(zhǔn)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(tài)角，利用第二傳感器2測得指向器3的指向光軸姿態(tài)角，利用數(shù)字信號(hào)處 理器(DSP)計(jì)算二者的差值并通過控制量解算換算成需要施加給指向器3電機(jī)的控制量。圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)組成圖。在本實(shí)施例中，第一傳感器1和第二傳感器2均為 姿態(tài)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(dòng)部位上，其中，第一傳感器1用于測量操作手的頭部(或手臂)運(yùn)動(dòng)、姿態(tài)，并將 這些數(shù)據(jù)發(fā)送至同步姿態(tài)測量儀6，主控裝置5用于將指向器3的電視攝像儀拍攝的瞄準(zhǔn)圖 像和同步姿態(tài)測量儀6的解算數(shù)據(jù)合成顯示在一圖像內(nèi)，并通過袖珍液晶顯示器顯示給使 用者。同步姿態(tài)測量儀6采用數(shù)字信號(hào)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(nèi)的第二傳感器2的姿態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)這兩組數(shù)據(jù)求解指向器3的電視攝 像儀瞄準(zhǔn)光軸相對(duì)于操作手頭部(或手臂)的姿態(tài)角偏差，并將這個(gè)偏差轉(zhuǎn)換為指向器3 的轉(zhuǎn)動(dòng)控制量，對(duì)指向器3的轉(zhuǎn)動(dòng)施加控制。
指向器3包含一套具有三個(gè)轉(zhuǎn)軸(方位軸(Yaw)、俯仰軸(Pitch)、橫滾軸(Roll)) 的三自由度轉(zhuǎn)臺(tái)、第二傳感器2以及安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上的一部電視攝像儀。同步姿態(tài)測量儀6 發(fā)送的轉(zhuǎn)動(dòng)控制量經(jīng)過電源及伺服單元7的驅(qū)動(dòng)放大，控制三自由度轉(zhuǎn)臺(tái)上的三個(gè)獨(dú)立的 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過這種轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)臺(tái)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采用ARM控制器，用于系統(tǒng)級(jí)的控制及人機(jī)交互。主控裝置5接收同 步姿態(tài)測量儀6的姿態(tài)解算數(shù)據(jù)、指向器3上電視攝像儀的視頻圖像，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)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(tǒng)中各組成單元供電，以及完成同步姿態(tài)測量儀6的 控制量的驅(qū)動(dòng)放大等。手臂鍵盤8佩戴在操作手的右臂前端，能夠進(jìn)行控制、應(yīng)急條件下的指向器3轉(zhuǎn)動(dòng) 操作、數(shù)據(jù)錄入等操作。本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本發(fā)明的各種改動(dòng)或變形不脫離本發(fā)明 的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā) 明也意圖包含這些改動(dòng)和變形。
權(quán)利要求
一種體感式電視瞄準(zhǔn)儀，包括指向器，其特征在于包括用于測定操作手頭部或手臂姿態(tài)角的第一傳感器，用于測定上述指向器姿態(tài)角的第二傳感器，和上述兩傳感器連接、用于計(jì)算上述兩姿態(tài)角的差值并換算成上述指向器所需移動(dòng)角度、進(jìn)而控制該指向器轉(zhuǎn)動(dòng)的同步姿態(tài)測量儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體感式電視瞄準(zhǔn)儀，其特征在于所述指向器包括三自由度 的轉(zhuǎn)臺(tái)和裝在該轉(zhuǎn)臺(tái)上的電視攝像儀，一主控裝置用于接收上述電視攝像儀拍攝的瞄準(zhǔn)圖 像和上述同步姿態(tài)測量儀的解算數(shù)據(jù)，并通過顯示裝置顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的體感式電視瞄準(zhǔn)儀，其特征在于該顯示裝置為頭盔顯示鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體感式電視瞄準(zhǔn)儀，其特征在于還包括佩戴在操作手手臂 前端的手臂鍵盤，其可進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入和指向器的轉(zhuǎn)動(dòng)操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體感式電視瞄準(zhǔn)儀，其特征在于所述第一傳感器和第二傳 感器均為姿態(tài)參考裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體感式電視瞄準(zhǔn)儀，其特征在于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(fā)明涉及一種體感式電視瞄準(zhǔn)儀，屬于光電觀測與瞄準(zhǔn)設(shè)備，涉及光電技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、慣性導(dǎo)航姿態(tài)測量技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理等技術(shù)領(lǐng)域，其包括指向器，包括用于測定操作手頭部或手臂姿態(tài)角的第一傳感器，用于測定指向器姿態(tài)角的第二傳感器，和上述兩傳感器連接、用于計(jì)算上述兩姿態(tài)角的差值并換算成上述指向器所需移動(dòng)角度、進(jìn)而控制該指向器轉(zhuǎn)動(dòng)的同步姿態(tài)測量儀，本發(fā)明通用性強(qiáng)，系統(tǒng)具有自有的瞄準(zhǔn)執(zhí)行裝置，即指向器，使體感式電視瞄準(zhǔn)儀能夠與各種瞄準(zhǔn)武器系統(tǒng)結(jié)合。
文檔編號(hào)G05D1/00GK101916109SQ201010228559
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者王靖微 申請(qǐng)人:王靖微