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一種可預(yù)先提示射擊的精準光電瞄準器及其調(diào)校方法與流程

文檔序號:12927418閱讀:660來源:國知局
一種可預(yù)先提示射擊的精準光電瞄準器及其調(diào)校方法與流程
本發(fā)明屬于瞄準技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種可預(yù)先提示射擊的精準光電瞄準器。

背景技術(shù):
現(xiàn)有技術(shù)中,電子瞄準器和光電瞄準器已經(jīng)替代傳統(tǒng)的機械瞄準器和光學(xué)瞄準器了,因電子瞄準器和光電瞄準器可集成多種傳感器,并將傳感器的數(shù)據(jù)綜合處理,用于輔助射擊,提供給射擊者,能夠有效的提高射擊的精準度。然而,在射擊過程中,多個傳感器提供了有效的輔助信息,提高了射擊的精準度,不過,射擊者仍然經(jīng)常因為無法穩(wěn)定控制槍支,錯失了最佳射擊時間或最佳射擊點,或在開槍時,因突然對扳機施加力量導(dǎo)致槍口偏移,而無法射擊準確。

技術(shù)實現(xiàn)要素:
為了有效解決上述問題,本發(fā)明提供一種可預(yù)先提示射擊的精準光電瞄準器,在位于目標物的目標點的一定范圍和方向時,提示用戶射擊,提高射擊的精確度;本發(fā)明還提供一種光電瞄準器的校準方法,與所述光電瞄準器結(jié)合,以使用戶在射擊之前對槍械進行校準。本發(fā)明提供一種可預(yù)先提示射擊的精準光電瞄準器,所述瞄準器包括一殼體,所述殼體定義了一容納空間,所述容納空間內(nèi)設(shè)置有視場獲取單元、顯示單元和控制單元,所述瞄準器能夠?qū)⒚闇庶c及視場獲取單元所獲取的光學(xué)圖像同時在顯示單元上顯示;所述控制單元確定光學(xué)圖像中的目標物,及被瞄準物上的目標點,并在瞄準點向目標點移動瞄準的過程中,實現(xiàn)預(yù)先提示射擊。進一步地,所述控制單元內(nèi)設(shè)置有一圖像邊緣化處理單元、一目標點獲取單元及一預(yù)先提示射擊單元,其中圖像邊緣化處理單元對光學(xué)圖像中的進行邊緣化處理,并經(jīng)過使用者對瞄準器的操作選定目標物,所述目標點獲取單元確定目標物的目標點,及相應(yīng)目標點的射擊區(qū)域,所述預(yù)先提示射擊單元在瞄準過程進行預(yù)先提示射擊。進一步地,所述預(yù)先提示射擊單元通過瞄準點與射擊區(qū)域的距離,及瞄準點的運動趨勢進行判斷是否進行提示。所述控制單元通過無線/有線連接裝置連接一扳機組件,所述扳機組件對扳機的活動進行限制,使用者無法扣動扳機進行射擊,所述扳機組件接收到控制單元發(fā)射的提示射擊信號后,所述扳機組件停止對扳機的限制,可進行射擊。進一步地,所述精準光電瞄準器還包括一測距單元,所述測距單元包括一信號發(fā)射端及一信號接收端,所述視場獲取單元包括光學(xué)圖像獲取端,所述信號發(fā)射端、信號接收端及光學(xué)圖像獲取端均設(shè)置在殼體前端處,并所述信號發(fā)射端與信號接收端對稱分布于所述光學(xué)圖像獲取端上側(cè),所述光學(xué)圖像獲取端所組成的平面與槍支的垂直面成一定角度。進一步地,所述信號發(fā)射端及與信號接收端均凸出于光學(xué)圖像獲取端。進一步地,所述信號發(fā)射端及與信號接收端位于光學(xué)圖像獲取端上端或下端。進一步地,所述殼體前端還設(shè)有保護單元。進一步地,所述光電瞄準器還包括三個視場調(diào)節(jié)單元(顯示單元上,按鍵和設(shè)置在殼體上的按鍵)。進一步地,所述殼體后端處設(shè)有顯示單元,所述殼體的容納空間內(nèi)設(shè)有控制單元及電池組件(電源),所述視場獲取單元與顯示單元通過控制單元連接,所述控制單元包括傳感器組件,所述傳感器組件包括除了運動傳感器之外,還包括其他的多個傳感器組合,所述多個傳感器可分別為風(fēng)速風(fēng)向傳感器、地磁傳感器、溫度傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器、振動傳感器等;所述電池組件對光電瞄準器內(nèi)的用電單元進行供電。進一步地,所述殼體上設(shè)有按鍵單元,所述按鍵單元包括外置按鍵組件及插口組件,所述外置按鍵組件設(shè)置在便于用戶使用、觸按的位置處,所述插口組件通過外接線連接外接按鍵組件,所述外接按鍵組件連接有固定卡件,通過固定卡件固定在槍管或槍支便于用戶觸按位置處,所述按鍵單元均連接在控制單元上。進一步地,所述控制電路包括接口板及核心板,所述視場獲取單元的視場驅(qū)動電路、測距單元中的測距控制電路、按鍵單元的按鍵控制電路、及電池組件的電池控制電路均通過接口板連接在核心板上,所述顯示單元的顯示驅(qū)動電路連接在核心板上。進一步地,所述內(nèi)存卡內(nèi)設(shè)置有子彈信息數(shù)據(jù)庫、及兩個彈道計算模型系統(tǒng);用戶可根據(jù)傳感器的設(shè)置選擇這兩種彈道模型,所述彈道模型分別為外彈道六自由度剛度模型或低伸彈道模型。進一步地,所述本發(fā)明還提供一種光電瞄準器射擊過程中,為了實現(xiàn)準確射擊的調(diào)校方法,所述該調(diào)校方法應(yīng)用于上述實施例中的光電瞄準器,所述調(diào)校方法為:在光電瞄準器的視場內(nèi)設(shè)定一目標靶,通過光電瞄準器的測距單元測得光電瞄準器到目標靶的距離;在通過按鍵單元調(diào)取一平面坐標加載在顯示單元上,應(yīng)用坐標中心進行瞄準;觀察顯示單元的視場,控制槍支,將坐標中心與目標靶對準;對準后,發(fā)射第一顆子彈,在目標靶上獲得第一彈著點,所述顯示單元截取具有第一彈著點的圖像;并調(diào)整光電瞄準器顯示屏的視場,使得平面坐標的中心與第一彈著點重合;完成調(diào)校。進一步地,所述上述調(diào)校方法,還可能包括在第一次射擊調(diào)校前,增加模擬調(diào)校,所述模擬調(diào)校通過上述的彈道模型,模擬出彈著點。進一步地,所述上述調(diào)校方法,還可能包括在第一次射擊調(diào)校后,增加第二次射擊調(diào)校,提高的調(diào)校的精準度。結(jié)合附圖,在以下對本發(fā)明各種實施例的詳細描述中,將更詳細地描述本發(fā)明的特征。結(jié)合附圖,在以下對本發(fā)明各種實施例的詳細描述中,將更詳細地描述本發(fā)明的特征。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例中光電瞄準器的外觀結(jié)構(gòu)圖;圖2為本發(fā)明實施例中光電瞄準器的預(yù)先提示射擊界面圖;圖3為本發(fā)明實施例中光電瞄準器具有瞄準軌跡的另一預(yù)先提示射擊界面圖;圖4為本發(fā)明實施例中光電瞄準器的整體結(jié)構(gòu)示意圖;圖5為本發(fā)明實施例中光電瞄準器的結(jié)構(gòu)剖視圖;圖6為本發(fā)明實施例中光電瞄準器的殼體前端示意圖;圖7為本發(fā)明實施例中光電瞄準器的系統(tǒng)框圖;圖8為本發(fā)明實施例中光電瞄準器的傳感器組件結(jié)構(gòu)示意圖;圖9為本發(fā)明實施例中光電瞄準器的視場獲取存儲及反饋控制的系統(tǒng)示意圖;圖10為本發(fā)明實施例中光電瞄準器的測距儀工作示意圖;圖11為本發(fā)明實施例中光電瞄準器的傳感器組件工作示意圖;圖12為本發(fā)明實施例中光電瞄準器應(yīng)用外彈道六自由度剛度模型對兩種彈丸進行的彈道模擬對比示意圖;圖13為本發(fā)明實施例中光電瞄準器調(diào)校方法中調(diào)校前的顯示屏示意圖;圖14為本發(fā)明實施例中光電瞄準器調(diào)校方法中具有第一彈著點的顯示屏示意圖;圖15為本發(fā)明實施例圖14的局部放大圖;圖16為本發(fā)明實施例中光電瞄準器調(diào)校方法中第一次射擊調(diào)校后的顯示屏示意圖。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實施例,對本發(fā)明進行進一步詳細描述。應(yīng)當理解,此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。相反,本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步,為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解,在下文對本發(fā)明的細節(jié)描述中,詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。本發(fā)明提供一種可預(yù)先提示射擊的精準光電瞄準器,所述該精準光電瞄準器被安裝在多種類型的獵槍上,還可能被安裝在其他型號的槍械上,本發(fā)明的精準光電瞄準器在被安裝于槍支時,通過安裝器進行安裝,所述安裝器為已知種類的技術(shù),具體所述安裝器可為適應(yīng)于不同槍支的安裝軌道或接納裝置,可通過安裝器自身上的調(diào)節(jié)機構(gòu)實現(xiàn)對不同安裝軌道或接納裝置的適應(yīng),完成安裝后,可通過槍支與瞄準器的校準方法、或校準設(shè)備對精準光電瞄準器進行校準。如圖1所示,本發(fā)明實施例中提出的精準光電瞄準器包括一殼體1,所述殼體1決定了整個精準光電瞄準器的尺寸,所述殼體定義了容置空間,所述容置空間內(nèi)容置有視場獲取單元31、顯示單元21、及控制單元6,所述視場獲取單元31安裝在殼體前端3內(nèi)側(cè),所述顯示單元21安裝在殼體后端2的內(nèi)側(cè),所述視場獲取單元31通過控制單元6與所述顯示單元21連接。所述視場獲取單元31采集視場內(nèi)的圖像信息,并將圖像信息通過控制單元6傳送至顯示單元21進行顯示,所述顯示單元21同時顯示圖像信息及分劃中心,所述分劃中心始終處于顯示單元21的中心位置,使用者通過分劃中心進行瞄準,具體為將分劃中心與圖像信息中的目標對準,進行射擊。如圖2所示,本發(fā)明的實施例中提出一種在射擊時,應(yīng)用顯示單元21所顯示的分劃中心55在接近被瞄準物7的過程中,預(yù)先提示射擊的瞄準器,具體為,在分劃中心55與目標點71重合之前、或到達目標點71的射擊區(qū)域72范圍之前,瞄準器通過顯示單元21向射擊者發(fā)出射擊提示,或通過反饋至槍支的扳機組件,經(jīng)由扳機組件允許,進行射擊,應(yīng)用預(yù)先提示射擊,避免射擊者錯過最佳射擊機會,提高了射擊精準度。在射擊的過程中,所述視場獲取單元31獲取的圖像信息發(fā)送至控制單元,經(jīng)由控制單元的處理后發(fā)出射擊提示;具體為所述控制單元內(nèi)設(shè)置有一圖像邊緣化處理單元、一目標點獲取單元及一預(yù)先提示射擊單元,其中圖像邊緣化處理單元及目標點獲取單元對圖像信息處理,并得到利于射擊的目標點,所述預(yù)先提示射擊單元通過對目標點及瞄準點的比對判斷,發(fā)出射擊提示。其中所述圖像邊緣化處理單元對圖像信息的任意幾幀圖像進行邊緣檢測及提取,在具體實施例中,可選擇三幀;所述邊緣檢測及提取包括以下步驟:首先采用高斯函數(shù)作對圖像f(x,y)進行濾波得到一個已平滑數(shù)據(jù)陣列:S(x,y)=f(x,y)*G(x,y,σ)其中σ是高斯函數(shù)的散步參數(shù),它反映平滑程度。其次,進行梯度計算,已平滑數(shù)據(jù)陣列S(x,y)的梯度可用2×2一階有限差分近似式來計算x與y偏導(dǎo)數(shù)的兩個陣列P(x,y)與Q(x,y)。在2×2正方形內(nèi)求有限差分的均值,計算在圖像中的同一點x和y的偏導(dǎo)數(shù)梯度,幅值和方位角分別如下式所示。θ(x,y)=arctan(Q(x,y)/P(x,y))式中,反正切函數(shù)含有兩個參量,計算結(jié)果是一個角度,取值方式為圓周范圍。當知道了梯度的方向θ(x,y)后,可以將邊緣方向以45°劃分八個方向,通過梯度方向,可以找到這個像素梯度方向的鄰接像素。為了確保邊緣定位準確,并且保持單一相應(yīng),對梯度幅值圖像M(x,y)中的屋脊帶進行細化,保留幅值局部變化最大的點,在非極大抑制過程中,對于圖像的每一個點m(x,y)以及上一步中得到的梯度方向,將其與梯度方向上的2個值進行比較,如果m(x,y)小于梯度方向上的2個梯度幅值,說明該點不是局部最大值,則將m(x,y)對應(yīng)的邊緣表示為0,即該點不是邊緣點。設(shè)定雙閾值方法檢測和連接邊緣需要的低閾值Lth和高閾值Hth,對梯度圖像進行雙閾值化處理,梯度幅值大于高閾值Hth的是邊緣,梯度幅值小于低閾值Lth的不是邊緣,梯度幅值介于兩者之間的,判斷該像素的八領(lǐng)域像素中是否存在大于高閾值Hth的邊緣像素,若存在則它是邊緣像素,否則不是,確定一邊緣點后,不斷搜索跟蹤邊緣,邊緣點連接起來后;將整個圖像的邊緣提取,通過提取的邊緣化對圖像信息中的圖像進行劃分,實現(xiàn)目標物與背景的分割。上述處理過程對選取的幀圖像均實現(xiàn)了邊緣化處理,因此圖像信息中的每一個物體或單元均獲得相應(yīng)的邊緣,瞄準器對所有具有邊緣的物體進行標記,其中被瞄準物體也被標記,用戶對被標記的被瞄準物體進行選定;對被瞄準物體的選定操作可通過具有觸摸功能的顯示單元進行點擊選定,也可通過設(shè)置在殼體上的按鍵進行選定,也可通過連接在殼體上的外接按鍵進行選定。選定好被被瞄準物體后,所述目標點獲取單元獲得具有邊緣的被瞄準物體的圖像,并取得被瞄準物體的圖像的最佳射擊點,即為目標點。所述被瞄準物的圖像的最佳射擊點的獲取方法為:將不規(guī)則的目標物圖形拆分為多個簡單基本的圖形,其中曲折的邊界分隔后,近似于直線,根據(jù)每一個基本圖形的形心位置與面積,利用以下計算公式求出被瞄準物的圖像的目標點。所述公式為:其中所述Ai為每一個基本圖形的面積,xi、yi分別每一個基本圖形形心的x方向及y方向坐標,xc、yc是被瞄準物的圖像的目標點,即認定為本發(fā)明中的最佳射擊點。在確定最佳射擊點后,所述最佳射擊點與目標物保持同步,即為在瞄準器的視場獲取單元31移動時,其最佳射擊點始終置于被瞄準物體的圖像上。所述預(yù)先提示射擊單元在獲取上述已經(jīng)確定被瞄準物體7的圖像及目標點71(最佳射擊點)后,通過判斷瞄準點55(分劃中心)與目標點71的距離及運動趨勢,進行提示。以所述目標點71為中心,半徑r的圓為射擊區(qū)域72,所述r的大小不作具體限定,對由r獲得的射擊區(qū)域72面積進行限定,所述射擊區(qū)域72的面積為s,所述整個被瞄準物體7的圖像面積為S,所述s與S的關(guān)系符合0.02≤s/S≤0.1,在射擊區(qū)域72內(nèi)進行射擊,均可準確地擊中被瞄準物。所述預(yù)先提示射擊單元同時獲取分劃中心71中心與射擊區(qū)域72的位置關(guān)系,及相應(yīng)的分劃中心71中心到射擊區(qū)域72邊界最近的距離L,所述距離L為顯示單元上所顯示的距離長度值,在所述距離L≤r/2時,同時獲得分劃中心的運動趨勢,進行判斷是否提示射擊。因在射擊過程中,使用者的身體抖動和持槍不穩(wěn)會導(dǎo)致槍支的輕微振動,然而在遠距離射擊中,槍支的輕微振動,會使得子彈嚴重偏離目標點,導(dǎo)致射擊不準確,因此本發(fā)明在預(yù)先提示射擊時,獲取瞄準器視場獲取單元31的運動趨勢,所該運動趨勢包括視場獲取單元31的運動方向,通過將運動方向與距離L結(jié)合判斷,是否可以進行提示射擊。當所述運動方向與所述瞄準點與目標點的直線角度為α,當α的取值范圍為時,及所述距離L≤r/2時,提示射擊。所述瞄準器視場獲取單元31的運動方向由一運動傳感器7獲取,所述運動傳感器7設(shè)置在視場獲取單元31下側(cè),實時采集視場獲取單元31的運動數(shù)據(jù),所述運動傳感器7為一慣性傳感器,所述慣性傳感器中包括加速度計、角速度傳感器以及它們的單、雙、三軸組合慣性測量單元,所述慣性傳感器通過集成的測量單元實現(xiàn)對視場獲取單元31的運動方向及運動速度測量。所述本發(fā)明還提供一連接光電瞄準器的扳機組件(圖中未示出),所述扳機組件包括扳機、一對扳機進行限制的限制裝置、及一接收光電瞄準器發(fā)出的提示射擊信號的信號接收裝置,所述信號接收裝置控制限制裝置的打開及關(guān)閉,當信號接收裝置接收到提示射擊信號后,將限制裝置關(guān)閉工作,所述限制裝置停止對扳機的限制,可進行射擊,信號接收裝置未接收到提示射擊信號時,控制限制裝置工作,限制裝置保持對扳機的限制,使用者無法扣動扳機進行射擊。所述限制裝置為一彈性卡塊,所述彈性卡塊在被打開的狀態(tài)下,為彈性卡塊在扳機下方,防止扳機被扣動,所述彈性卡塊在被關(guān)閉的狀態(tài)下,所述彈性卡塊收縮在扳機下方,所述扳機可被自由扣動,完成射擊。本發(fā)明所提出的光電瞄準器整體可能是一數(shù)字化裝置,可與智能手機、智能終端、瞄準裝置或電路進行通信,并將視場獲取單元31采集的圖像信息發(fā)送至智能手機、智能終端、瞄準裝置或電路,通過智能手機、智能終端等裝置將視場獲取單元31采集的圖像信息進行顯示。在一個實施例中,所述視場獲取單元31可能為一體化攝像機,所述視場獲取單元31的鏡頭放大倍率可根據(jù)實際應(yīng)用而進行選擇性變化,本發(fā)明中采用的一體化攝像機為索尼制造的3-18X攝像機,但并不限于上述型號及倍率,所述一體化攝像機設(shè)置在光電瞄準器的最前端,同時一體化攝像機前端配有UV鏡和鏡頭蓋34,所述鏡頭蓋34可實現(xiàn)270度翻轉(zhuǎn),將殼體前端完全覆蓋。保護視場獲取單元31不受傷害,保護鏡頭并方便清潔。如圖4-圖6所示,在上述實施例中,所述光電瞄準器包括一測距儀,所述測距儀為激光測距儀,所述激光測距儀位于所述殼體1內(nèi)部,所述激光測距儀為脈沖式激光測距儀。所述激光測距儀包括一激光發(fā)射端32及一激光接收端33,所述激光發(fā)射端32及激光接收端33均設(shè)置在殼體1前端,并對稱分布在一體化攝像機的攝像頭上側(cè),激光發(fā)射端32、激光接收端33及一體化攝像機的攝像頭構(gòu)成等邊倒三角形或等腰倒三角形;所述激光發(fā)射端32及激光接收端33均凸出于所述殼體1的前端,并所述激光發(fā)射端32、激光接收端33與所述視場獲取單元31的鏡頭存在的一定高度差,且所述激光發(fā)射端32及激光接收端33凸出于所述殼體前端3,這樣的設(shè)計縮小了激光測距儀所占用的殼體內(nèi)部空間,將所述激光發(fā)射端32及激光接收端33過長的部分凸出于殼體前端3外部,實現(xiàn)了殼體1內(nèi)部空間的高度集成,使得光電瞄準器更加小型化,使得光電瞄準器更加靈活、輕便;另外,由于一般視場獲取單元31的物鏡厚度要高于激光發(fā)射端和接收端的鏡頭厚度,此設(shè)計可以減小激光測距的誤差。在上述實施中提出的鏡頭蓋34在覆蓋視場獲取單元31的同時,也將激光測距儀的前端同時覆蓋,保護激光測距儀不受傷害。所述激光發(fā)射端32內(nèi)具有一激光源,所述激光源在光電瞄準器控制單元或核心板的控制下,對光電瞄準器的視場內(nèi)發(fā)射一或多個激光光束脈沖,激光接收端33接收一個或多個激光光束脈沖的反射光束,傳送給光電瞄準器的控制單元或核心板;所述激光發(fā)射端32發(fā)射出的激光經(jīng)被測量物體反射后被激光接收端33接收,激光測距儀同時記錄激光光束脈沖往返的時間,光速和往返時間的乘積的一半,就是測距儀和被測量物體之間的距離。上述實施例的激光測距儀的工作原理為:所述驅(qū)動電路驅(qū)動激光發(fā)射端32中的激光源發(fā)射脈沖激光信號,脈沖激光信號的小部分通過反射鏡進行取樣后,被用于開啟門控電路,使計數(shù)器開始對參考信號的時鐘脈沖進行計數(shù),其余的脈沖激光信號發(fā)射到被測物體,經(jīng)過被測物體的反射后被光電探測器接收,再經(jīng)過放大整形成為電信號后,關(guān)閉計數(shù)器完成一次計數(shù)任務(wù)??梢缘贸龃郎y目標物的距離為:所述f0為參考時鐘的脈沖頻率,N為計數(shù)脈沖的個數(shù);通過上式可實現(xiàn)本發(fā)明實施例的激光測距儀,采用工作波長為905納米或1540納米的半導(dǎo)體激光,首先避免了激光對人體的傷害,同時光電探測器能夠準確地判斷出激光脈沖的起止點及準確地測量出激光的飛行時間,通過控制參考時鐘脈沖的頻率在1.5GHz以上,減小了誤差。所述設(shè)置在殼體1內(nèi)用于連接視場獲取單元31及顯示單元21的控制單元6包括CPU核心板41及接口板42,所述接口板42與所述CPU核心板41連接,具體為CPU核心板41的輸入輸出通過接口板42底側(cè)的串口實現(xiàn)連接,并所述CPU核心板41置于所述顯示單元21顯示屏相對于殼體1內(nèi)部的一側(cè)上,所述接口板42置于所述CPU核心板41相反于顯示屏的一側(cè),所述顯示屏、CPU核心板41及接口板42均相互平行設(shè)置,所述一體化攝像機及測距儀均分別通過接線連接在接口板42上,所述一體化攝像機獲取的圖像信息及測距儀獲取的距離信息通過接口板42傳送至CPU核心板41上,再經(jīng)由所述CPU核心板41將所述信息顯示在顯示屏上。所述CPU核心板41可通過接口板42連接一內(nèi)存卡,或直接連接一內(nèi)存卡,在本發(fā)明實施例中,在所述CPU核心板41頂部位置處設(shè)置內(nèi)存卡槽,所述內(nèi)存卡插接在內(nèi)存卡槽中,所述內(nèi)存卡內(nèi)可存儲信息,所述存儲信息可被提供給CPU核心板41用于彈道方程的計算,所述內(nèi)存卡也可以存儲CPU核心板41發(fā)送的反饋信息。在所述CPU核心板41頂部內(nèi)存卡槽邊側(cè)還設(shè)置有一USB接口,通過所述USB接口可將CPU核心板41的信息輸出或?qū)PU核心板41內(nèi)設(shè)置的軟件程序進行升級優(yōu)化。如圖7、8所示,所述光電瞄準器還包括多個其他類型的傳感器,具體為除運動傳感器之外,還包括風(fēng)速風(fēng)向傳感器、地磁傳感器、溫度傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器中的幾個或全部(可根據(jù)選擇的彈道方程來獲取不同的傳感器數(shù)據(jù)),在一實施例中,其中運動傳感器和地磁傳感器可集成在CPU核心板41上,在一實施例中所述運動傳感器為集成陀螺儀和加速度計的芯片MPU-6050,所述地磁傳感器為三軸磁力計MAG3110,所述風(fēng)速風(fēng)向傳感器外設(shè)于光電瞄準器,并連接在接口板42上,其他所述溫度傳感器、氣壓傳感器及濕度傳感器可集成在CPU核心板上或通過接口板42連接于所述CPU核心板上,上述傳感器均采用IIC(或者寫為I2C、I2C)接口。所述殼體1內(nèi)還設(shè)有一電池倉12,所述電池倉12內(nèi)設(shè)有一電池組件43,所述電池倉12內(nèi)設(shè)置有滑道,便于所述電池組件43的插拔,所述電池倉12設(shè)置在殼體1內(nèi)中部底側(cè),通過殼體1側(cè)邊可打開電池倉蓋實現(xiàn)更換電池組件43,為了防止同一型號的電池大小有細微偏差,在電池倉蓋內(nèi)側(cè)設(shè)置一層海綿(或是泡沫、泡沫棉),所述電池倉蓋內(nèi)側(cè)設(shè)置的海綿結(jié)構(gòu)還可以防止槍射擊的震動產(chǎn)生的電池不穩(wěn)情況。所述電池組件43上側(cè)設(shè)有電池電路板,所述電池組件43通過電池電路板對光電瞄準器各個元器件進行供電,同時所述電池電路板通過接口板42與所述CPU核心板41連接。在一個實施例中,所述電池組件43具體采用電壓為7.2-7.4V;容量為3900-5700mAh;電功為28.08Wh-42.2Wh;重量為100-152g。所述殼體1外側(cè)靠近顯示單元21的一側(cè)設(shè)有外置按鍵,所述外置按鍵通過殼體1內(nèi)側(cè)的按鍵控制板連接在接口板42上,通過觸按所述外置按鍵可實現(xiàn)對顯示單元21上的信息進行控制、選取及修改,所述外置按鍵具體位置在靠近顯示單元5-10cm處。并所述外置按鍵具體置于顯示單元的右側(cè),所述外置按鍵的具體設(shè)置位置并不僅限于上述位置,但需設(shè)置在便于用戶使用、觸按的位置,用戶通過外置按鍵控制CPU核心板41,所述CPU核心板41驅(qū)動顯示屏實現(xiàn)顯示,所述外置按鍵可控制在顯示單元顯示的觀察區(qū)域中選擇一個射擊目標、或控制光電瞄準器啟動激光測距儀、或控制光電瞄準器的攝像單元調(diào)整瞄準鏡焦距等。在另一實施例中,所述外置按鍵的按鍵控制板可能設(shè)有無線連接單元,通過無線連接單元連接外設(shè)裝置,所述外設(shè)裝置包括智能手機、平板電腦等,進而通過外設(shè)裝置加載程序,可控制在顯示單元顯示的觀察區(qū)域中選擇一個射擊目標、或控制光電瞄準器啟動激光測距儀、或控制光電瞄準器的攝像單元調(diào)整瞄準鏡焦距等;所述殼體1外側(cè)還設(shè)置有一外接插口槽111,所述外接插口槽111置于殼體內(nèi)側(cè)的部分與所述按鍵控制板連接,所述外接插口槽111置于殼體外側(cè)的部分與外接線112連接,所述外接線112連接外接按鍵113,用戶通過所述外接按鍵113可控制在顯示單元2顯示的觀察區(qū)域中選擇一個射擊目標、或控制光電瞄準器啟動激光測距儀、或控制光電瞄準器的攝像單元調(diào)整瞄準鏡焦距等。所述外接線112還可連接其他操作設(shè)備、或輔助射擊設(shè)備、或視頻顯示設(shè)備、或通過外接線112將信息及視頻傳輸,所述其他操作設(shè)備包括外界控制按鍵、智能手機、平板電腦等;所述外接線112一端插接在外接插口槽111內(nèi),另一端設(shè)有一″U″型卡件,通過所述″U″型卡件,卡接在槍管上,實現(xiàn)將外接線112固定,避免影響射擊,在一個實施例中,可能通過外接線112連接的操作設(shè)備在觀察區(qū)域中選擇一個目標、啟動激光測距儀、或調(diào)整瞄準鏡焦距等,″U″型卡件為無支架的槍支提供了簡便的變焦對焦操作。所述顯示單元21為LCD顯示屏,可在LCD顯示屏上實現(xiàn)觸摸操作,所述顯示屏大小可根據(jù)實際需求而定,本發(fā)明中采用的顯示屏大小為3.5寸。在一個實施例中,所述LCD顯示屏分辨率為320*480,工作溫度為-20±70度,背光電壓為3.3v,液晶屏與CPU接口電壓為1.8v,觸摸屏為電容式觸摸屏。如圖9-圖11所示,所述顯示屏上顯示的十字分劃中心線(準星)與視場獲取單元31采集的圖像信息相互疊加,通過十字分劃中心線用于瞄準射擊,同時在顯示屏上還顯示用于輔助射擊的、由上述各種傳感器(或傳感器的部分組合)傳輸?shù)妮o助射擊信息及工作指示信息;所述輔助射擊信息包括環(huán)境信息、距離信息及角度信息;所述環(huán)境信息包括風(fēng)速數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、氣壓數(shù)據(jù)及磁場數(shù)據(jù),所述風(fēng)速數(shù)據(jù)置于顯示屏上側(cè)一端處,所述磁場數(shù)據(jù)置于顯示屏下側(cè)中部,所述溫度數(shù)據(jù)及氣壓數(shù)據(jù)置于顯示屏上側(cè)另一端處;所述距離信息置于溫度數(shù)據(jù)及氣壓數(shù)據(jù)上側(cè);所述角度信息包括高低角數(shù)據(jù),及方位角數(shù)據(jù),所述高低角數(shù)據(jù)置于風(fēng)速數(shù)據(jù)下側(cè),所述方位角數(shù)據(jù)置于顯示屏上側(cè)中部。所述工作指示信息包括電池電量信息、無線信號信息、剩余錄制時間、倍率信息、切換鍵及菜單鍵;所述電池電量信息置于所述高低角數(shù)據(jù)下側(cè),所述剩余錄制時間、倍率信息及無線信號信息依次設(shè)置在溫度數(shù)據(jù)下側(cè),所述切換鍵及菜單鍵分別置于顯示屏下側(cè)兩端。上述實施例中的輔助射擊的信息,其部分被應(yīng)用于彈道公式中,其部分被用于顯示提醒用戶。所述光電瞄準器還可能包含一個或多個端口、無線收發(fā)單元,所述一個或多個端口、無線收發(fā)單元可能與智能手機或其他終端設(shè)備通過有線或無線連接進行通信。所述其他信息包括wifi信號、電池、狀態(tài)切換鍵、菜單按鍵、剩余錄像時間、錄像按鍵及當前倍數(shù)。本發(fā)明所提出的LCD顯示屏可實現(xiàn)晝/夜工作模式的切換,所述夜工作模式通過紅外補光實現(xiàn)。所述光電瞄準器還可能包括一無線傳輸模塊,所述無線傳輸模塊通過無線連接方式連接一外置設(shè)備,所述無線傳輸模塊將顯示屏上所顯示的分劃中心、圖像及信息同步顯示到外置設(shè)備上;所述無線連接方式為wifi連接或其他無線網(wǎng)絡(luò)連接,但不僅限于上述連接方式,所述外置設(shè)備為智能手機或其他智能終端設(shè)備等。在上述光電瞄準器的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,其CPU核心板41還連接一內(nèi)存卡,所述內(nèi)存卡內(nèi)設(shè)置有子彈信息數(shù)據(jù)庫、及兩個彈道計算模型系統(tǒng);用戶可根據(jù)傳感器的設(shè)置選擇這兩種彈道模型中的一種,所述彈道模型分別為外彈道六自由度剛度模型或低伸彈道模型,通過兩種彈道模型實現(xiàn)光電瞄準器精準定位。為準確預(yù)測彈著點的位置,根據(jù)各個傳感器所采集的數(shù)據(jù),以及存儲器中存儲的子彈數(shù)據(jù),采用外彈道六自由度剛體模型對彈著點進行預(yù)測。彈丸在空中飛行時,作用于彈丸的力和力矩主要是地球的作用力和空氣動力,通常可以將彈丸的運動分解為質(zhì)心運動和圍繞質(zhì)心運動(繞心運動)兩部分,分別由動量定律和動量矩定律描述。所述的六自由度剛體彈道模型,空間運動的彈丸被看成是剛體,考慮彈丸質(zhì)心的三個自由度以及繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動的三個自由度,考慮全部的作用在彈丸上的力和力矩。在上述模型中,需要輸入的參數(shù)的量包括1)大氣條件:風(fēng)速風(fēng)向、氣溫、氣壓、濕度;2)射擊位置:射擊點的經(jīng)緯度和高程坐標;3)射擊條件:子彈出口的初始速度大小和方向,其中方向用槍管的高低角和方位角表示;3)彈目距離:通過激光測距儀獲得;4)子彈的數(shù)據(jù)(存儲在數(shù)據(jù)庫中):彈丸的質(zhì)量,彈丸的截面積,彈丸質(zhì)量偏心(或轉(zhuǎn)動慣量),阻力系數(shù)等。圖12是分別對M16233Rem,55g,PSP彈丸和AK47(7.62×39mm),125g,PSP彈丸進行仿真計算,仿真僅進行垂向,暫時忽略側(cè)向。環(huán)境假設(shè)條件:彈目距離200m,射高0.001m,高度500m,溫度50華氏度。從圖中可以看出,為命中同一距離目標,二者的初始射高不同,通過依據(jù)氣象測量的約束條件,解算出所需的射高和射向,可以調(diào)整使其命中某一特定距離上的目標。六自由度模型考慮的因素的較全,在實際應(yīng)用中,可以根據(jù)傳感器的不同的組合對模型進行簡化。在另一種情況下,如果風(fēng)力風(fēng)速不大時,橫風(fēng)的作用力很小,則考慮采用低伸彈道模型(低伸模型可以在不設(shè)置風(fēng)速風(fēng)力傳感器時使用,氣溫、氣壓也可以不考慮或者以標準氣象值計)。在低伸彈道模型中,可認為彈丸在空氣中的運動主要受到重力和空氣阻力的影響。其中空氣阻力是有彈丸相對空氣運動產(chǎn)生的,主要的影響因素有:空氣特性(氣溫、密度、粘性等),彈丸特性(形狀、大小、重量等),相對運動的特性(相對速度、彈軸方位等)??諝庾枇的一般表達式為:其中,R為空氣阻力,ρ空氣密度,單位kg·s2/m4為彈丸定心部橫斷面積,單位m2,d為彈徑,單位mv為彈丸相對空氣的速度,單位m/sa為音速,表示了空氣的可壓縮性,單位m/s為阻力系數(shù),無量綱,它是馬赫數(shù)的函數(shù)。在上式中Cx0表示彈軸與速度的方向夾角(稱為攻角或章動角)為0。彈丸所受的阻力和重力那么彈丸受合力為:以時間t為自變量,建立彈丸的質(zhì)心運動方程:X軸方向:Y軸方向為:且有:空氣阻力加速度為J,初始條件:t=0時滿足,u=u0=v0cosθ0,w=w0=v0sinθ0,x=y(tǒng)=0,θ0為初始射擊高低角。上述公式為直角坐標系下的方程,通過坐標轉(zhuǎn)換,可以換算到其他坐標系下。在空氣下的彈道位置(x,y,t)由彈道系數(shù)c、彈丸相對于空氣的速度v、射擊高低角θ確定:其中彈道系數(shù)c反應(yīng)的是彈丸特征,H(y)反應(yīng)空氣特性與高度y之間的關(guān)系,F(xiàn)(v),vG(v)反應(yīng)相對運動特性對彈丸運動的影響。在射擊過程中,可能存在一些影響物(被風(fēng)吹動的小草)遮擋住被瞄準物,進而影響獲取的距離數(shù)據(jù)的準確性,因此在一個實施例中,所述光電瞄準器的激光測距儀可能具有手動模式,所述手動模式具體為在顯示單元上選取被測距的目標物,所述顯示單元將目標物反饋給控制單元,所述控制單元對目標物設(shè)置標記,并控制激光測距儀對標記后的目標物進行測距,僅讀取被標記的目標物的距離值,通過上述手動模式的測距,可準確的測定被瞄準物的距離值,避免了其他影響物的干擾,本實施例中的控制單元為CPU核心板,或其他具有獨立數(shù)據(jù)處理能力的單元、組件。本發(fā)明還提供一種光電瞄準器在射擊過程中,為了實現(xiàn)準確射擊的調(diào)校方法,所述該調(diào)校方法應(yīng)用于上述實施例中的光電瞄準器,能夠更好實現(xiàn)精確射擊;所述調(diào)校方法包括自動模擬調(diào)校和手動調(diào)校。所述自動模擬調(diào)校包括以下步驟:1、在光電瞄準器的視場內(nèi)設(shè)定一目標靶;2、在通過上述的彈道模型之一,模擬出模擬彈著點;當應(yīng)用外彈道六自由度剛體模型進行模擬彈著點時,采集測距儀的信息、多個傳感器的環(huán)境信息及角度信息、及內(nèi)存卡中存儲的子彈的相關(guān)數(shù)據(jù),模擬出彈著點;當應(yīng)用低伸彈道模型進行模擬彈著點時,在標準氣象條件下,空氣密度函數(shù)為1,音速為常數(shù),阻力系數(shù)為彈速的函數(shù),模擬出彈著點;3、觀察光電瞄準器顯示屏的視場,調(diào)整分劃中心,將顯示屏上的分劃中心與模擬彈著點重合;4、完成自動模擬調(diào)校。如圖13-16所示,所述手動調(diào)校包括以下步驟:1、在光電瞄準器的視場5內(nèi)設(shè)定一目標靶51,通過光電瞄準器的激光測距儀測得光電瞄準器到目標靶51的距離;2、在通過外部按鍵調(diào)取一平面坐標52,將平面坐標52加載在顯示屏幕上,所述平面坐標52的坐標中心53與分劃中心重合;3、觀察光電瞄準器顯示屏的視場5,通過調(diào)整槍支,將平面坐標52的坐標中心53與視場內(nèi)的目標靶對準重合;4、對準重合后,發(fā)射第一顆子彈,在目標靶上獲得第一彈著點54,所述顯示屏截取具有第一彈著點54的圖像;5、記錄第一彈著點在平面坐標的橫坐標及豎坐標的數(shù)值,例如為x1、y1,并調(diào)整光電瞄準器顯示屏的視場,橫坐標方向移動-x1;豎坐標方向移動-y1,使得平面坐標52的坐標中心53與第一彈著點重合;6、完成調(diào)校。在上述實施例的第一調(diào)校射擊之前,經(jīng)常會出現(xiàn)第一次射擊偏移過大,彈著點未落入視場內(nèi)的目標靶上,因此為了避免上述情況發(fā)生,本發(fā)明的一個實施例中提出,通過上述實施例中的彈道模型,對步驟1中的視場內(nèi)的目標靶進行模擬射擊,找到模擬彈著點,隨后,根據(jù)模擬彈著點進行自動模擬調(diào)校,隨后可能選擇進行第一次射擊調(diào)校,這樣可有效保證第一次射擊的彈著點落在目標靶上。本實施例提供的調(diào)校方法,核心控制器實時接收傳感器采集的環(huán)境值、激光測距裝置測得的瞄準器到被瞄準物的距離及存儲器提供的子彈信息,彈道模型根據(jù)實時變化的環(huán)境值、連續(xù)非離散的距離信息及子彈信息計算出子彈的彈道曲線,獲得模擬的彈著點,并實時地應(yīng)用計算的彈著點確立并調(diào)節(jié)分劃中心,實現(xiàn)光電瞄準器瞄準任意連續(xù)非離散的距離、任意環(huán)境下的瞄準物時,均可實時地根據(jù)彈道曲線計算模型對分劃中心進行實時調(diào)節(jié),使分劃中心接近實際彈著點,達到無極分劃中心的效果。在一個實施例中,在第一次調(diào)校射擊完成后,為進一步提高精準度,可能會進行第二次射擊調(diào)校,具體包括以下步驟:步驟1-5與上述實施例相同,再次將不再贅述;6、進行第二次射擊,發(fā)射第二顆子彈,在目標靶上獲得第二彈著點,所述顯示屏截取具有第一彈著點、第二彈著點的圖像;7、記錄第二彈著點在平面坐標的橫坐標及豎坐標的數(shù)值,例如為x2、y2,并調(diào)整光電瞄準器顯示屏的視場,橫坐標方向移動-x2;豎坐標方向移動-y2,使得平面坐標的中心與第二彈著點重合;8、完成調(diào)校在一個實施例中,所述顯示屏通過獲得CPU核心板發(fā)送的指令信號,進行截取圖像,所述內(nèi)存卡緩存有多種型號、多種槍支射擊子彈時候產(chǎn)生的振動參數(shù),所述振動參數(shù)可能包括振動頻率、振動幅度、振動時長,所述CPU核心板可能連接一獲取振動參數(shù)的傳感器,所述該傳感器為已經(jīng)技術(shù)種類的振動傳感器,通過將獲取的振動參數(shù)與內(nèi)存卡緩存的振動參數(shù)進行匹配,若匹配成功了,則確認為射擊振動,然后核心控制板向顯示屏發(fā)送截屏指令信號,控制顯示屏截屏。本發(fā)明提供的調(diào)校方法,通過具體射擊進行將分劃中心與彈著點重合,實現(xiàn)了在當前環(huán)境值下的準確校準;通過上述調(diào)校方法調(diào)校后,再采用本發(fā)明的預(yù)先提示射擊的方法,可以進一步提高射擊的精確度。
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