[发明专利]火炮快速自动瞄准装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种火炮快速瞄准装置，属于嵌入式技术、全方位视觉传感器和火炮伺服控制装置在各种火炮瞄准方面的应用，主要适用于近距离火炮攻击的各种坦克等武器设备。

背景技术

坦克火炮控制系统从问世到现在，大体上经历了四个重要阶段，第一阶段是只配有简单的光学瞄准镜，第二阶段是在原光学瞄准镜的基础上增配了体视式或合像式测距仪和以凸轮等为函数部件的机械式弹道计算机，第三阶段是光学瞄准镜、光学测距仪和机电模拟式弹道计算机组成，第四阶段的技术是激光测距瞄准镜、炮长昼夜瞄准镜、数模混合式火控计算机、目标角速度测量装置以及各种弹道修正量传感器组成。目前对新型坦克装备的火控系统的基本要求是：快速发现、捕获和识别目标；反应时间短；远距离射击首发命中率高；坦克行进间能射击固定或运动目标；全天候和夜间作战能力强；操作简便，可靠性高；配有自检系统，维修简便；具有较高的效费比。对改装老式坦克用的火控系统的基本要求是：在与老式坦克性能相匹配的前提下，基本上满足现代先进坦克火控系统的某些要求；安装简单迅速，通用性好，既适用于西方国家制造的老式坦克，也适用于苏制T系列坦克；坦克改动量小，改装成本低；可靠性高，操作和维护简便；功耗低，尽量利用车辆上原有的电源；体积小，不过多地占用坦克炮塔内的有效空间。

火控系统中即需要快速发现、捕获目标又需要识别、跟踪和瞄准目标，一股来说低倍率、大视场用于战场监视和搜索目标；高倍率、小视场用于识别、跟踪和瞄准目标。目前的技术对于高倍率、小视场用于识别、跟踪和瞄准目标的技术已经比较完善，有些火炮系统的首发命中率达到80％以上，但是对于快速发现、捕获目标，尤其是大范围360°视野内目标的发现尚无很好的解决方案。

目前火炮系统中的俯仰角以及炮塔的转动角的控制是通过“稳像式”火控系统来实现的，瞄准线独立稳定，并作为系统工作的基准。瞄准线的稳定，是通过陀螺仪稳定瞄准镜中的反射棱镜或反射镜来实现的。在瞄准状态时，炮手用手控装置驱动瞄准镜的瞄准线，跟踪、瞄准目标，火炮随动于瞄准线；在射击时，火控计算机计算出射击诸元，传输给火炮和炮塔传动装置，使火炮自动精确地调转到提前角位置，而瞄准线仍然保持跟踪和瞄准目标，实现自动跟踪瞄准。为了发现火炮周围的目标，有时火炮手需要露出作战车外进行观察，这种观察对于炮手来说非常危险，同时对于作战车来说，露出之处也是战车的最薄弱的地方。因此，对于目前这种火炮瞄准手段至少有两个改进之处：1)需要扩大炮手的视野范围，尽可能不要露出作战车外观察，最好是能让火炮手在作战车内看到周围360°视野内的实时全景视频图像；2)要尽可能地减少炮手的手动操作，为火炮装置的少人化和无人化做好技术准备，最终实现火炮装置的全自动化。

实现火炮瞄准装置全自动化的问题关键是在进入瞄准状态前需要快速的粗对准射击目标，如果能让炮手在全方位图像的显示屏上点击瞄准目标，使得火炮装置迅速地对准射击物，然后利用火炮现有随动装置实现自动跟踪瞄准。这是因为目前的火炮随动瞄准装置是针对某一个小区域的瞄准进行设计的，而射击目标会发生在炮塔为中心的转动角360°范围以及俯仰角40°以上的范围内，因此必定存在着粗对准和精对准的问题。利用全方位视觉传感器可直接检测到射击物的方位角和入射角来自动控制炮塔的转动角和俯仰角实现粗对准射击物，接着利用目前的火炮自动跟踪瞄准系统实现精对准，这样可以大大减轻火炮手的工作强度，提高火炮的发射效率，提高火炮装置的自动化水平，扩展火炮手的攻击范围。

发明内容

为了克服已有的火炮瞄准装置的一次观察视野小、火炮手露出作战车体外进行观察的危险度高、火炮手手动操作火炮装置的工作强度大等的不足，本发明提供一种火炮手能在战车内实时观察战场现场的全景视频图像和攻击目标物的局部视频图像，炮手能在全方位图像的显示屏上点击瞄准目标，使得火炮装置迅速地对准射击物的火炮快速自动瞄准装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种火炮快速自动瞄准装置，包括全方位视觉传感器、嵌入式系统、潜望式瞄准驱动单元和潜望式瞄准机械装置；用于获取战车周围全景视频图像全方位视觉传感器固定在战车的外部火炮炮塔顶上；所述的嵌入式系统与所述的全方位视觉传感器连接，所述的嵌入式系统与所述的潜望式瞄准机械装置的视频图像接口连接，所述的嵌入式系统连接所述的潜望式瞄准驱动单元；所述的潜望式瞄准驱动单元用于接收来自所述的嵌入式系统的串口控制信号，并驱动所述的潜望式瞄准机械装置使得潜望镜能清晰获得攻击对象目标图像；