专利名称：体感式电视瞄准仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种体感式电视瞄准仪，属于光电观测与瞄准设备，涉及光电技 术、自动控制技术、惯性导航姿态测量技术、数字信号处理等技术领域。
背景技术：
体感式电视瞄准仪在其技术形式上属头盔式光电成像瞄准具。当前，头盔式光电 瞄具主要分为机载飞行员用头盔式光电瞄具和单兵战术用光电瞄准器。机载飞行员用头盔式光电瞄具主要用于战术导弹的制导控制，它是机载火控系统 的一部分。通常，由机载雷达或机载红外热成像系统发现目标后，接通头盔式瞄具。头盔式 瞄具一般通过象限指示的方式引导飞行员瞄准目标，即点亮显示器上目标所在象限的指示 灯，飞行员根据指示灯的指示，进行上、下、左、右的头部运动，使目标能够处于瞄准具显示 的中心区域。同时机载火控系统也在通过座舱中搭载的或头盔上的光电传感器，不间断的 检测头部位置，连续获得目标相对于头部、以及相对于飞机的坐标数据。单兵战术用光电瞄准器主要是替代枪瞄镜使用，将摄像系统安装在枪械上，以替 代传统的枪瞄镜，使用者通过安放在眼部的小型显示器观察瞄准视场实现瞄准射击。在当今瞄准、跟踪系统向综合化、集成化方向发展的大背景下，由于功能模块的不 断集成，一方面使瞄准设备功能日益强大，性能不断增强，另一方面却使系统的成本大幅增 加、体积增大，设备的操作变得异常复杂、繁琐、难于掌握，在这种背景下，改善瞄准系统的 人机界面、简化操作成为了设计师考虑的重点。同时，机载飞行员用头盔式光电瞄具、单兵战术用光电瞄准器均与特定的系统平 台相对应，功能上专门化特色突出，通用性不足，且向其它应用领域移植困难。国内机载飞 行员头盔式光电瞄具主要是以红外象限探测技术为主要手段，不具有主动成像功能。
实用新型内容本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种体感式电视瞄准仪，具有向系 统外设备提供指向器方位、俯仰、横滚姿态角度的功能，是一种具有通用性、面向通用平台 设计的瞄准装置，具有主动电视成像功能，而且其制造成本低，操作简单。为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的一种体感式电视瞄准仪，包括指向器，包括用于测定操作手头部或手臂姿态角的 第一传感器，用于测定上述指向器姿态角的第二传感器，和上述两传感器连接、用于计算上 述两姿态角的差值并换算成上述指向器所需移动角度、进而控制该指向器转动的同步姿态 测量仪。进一步，所述指向器包括三自由度的转台和装在该转台上的电视摄像仪，一主控 装置用于接收上述电视摄像仪拍摄的瞄准图像和上述同步姿态测量仪的解算数据，并通过 显不装置显不。进一步，该显示装置为头盔显示镜。[0012]进一步，还包括佩戴在操作手手臂前端的手臂键盘，其可进行数据录入和指向器 的转动操作。进一步，所述第一传感器和第二传感器均为姿态参考装置。进一步，所述第一传感器佩带在操作手的头盔或手臂上。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是1)通用性强系统具有自有的瞄准执行装置，即指向器，使体感式电视瞄准仪能 够与各种瞄准武器系统结合；其能够作为单兵战术武器系统的瞄准控制设备使用，还可作 为侦察设备使用；能够应用于遥控武器站；能够替代装甲车辆的观察潜望镜、驾驶员潜望 镜、瞄准潜望镜等使用；能够搭载与战斗机或无人机，承担武器系统瞄准或侦查(观察)任 务；能够用作潜艇潜望镜，填补了我国通用型头盔式光电瞄准具的空白。2)空间位置分离操作手与指向器可以相距很远。操作手可在远端对指向器所在 位置附近的目标进行观察瞄准；3)头部\手臂感应除可以感应操作手头部运动姿态外，操作手可将头盔显示镜 中的姿态参考装置(AHRS)佩戴于手臂或身体其它活动部位处，除利用头部的运动实施瞄 准外，还可利用手臂等部位进行指向瞄准；4)操作便捷大幅降低了瞄准系统的操作复杂性与可理解性，操作手观察头盔显 示镜液晶屏上的图像，利用自身的头部(或手臂)运动控制指向器保持一致的运动，方便、 准确的对感兴趣的物体进行观察、瞄准。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的原理图；图2是本实用新型的系统组成图。
具体实施方式
图1是本实用新型所述体感式电视瞄准仪的原理图，利用第一传感器1测得操作 手头部(或手臂)姿态角，利用第二传感器2测得指向器3的指向光轴姿态角，利用数字信 号处理器(DSP)计算二者的差值并通过控制量解算换算成需要施加给指向器3电机的控制量。图2是本实用新型的系统组成图。在本实施例中，第一传感器1和第二传感器2均 为姿态参考装置(AHRS)，头盔显示镜4佩戴在操作手的头部，它包含一块袖珍液晶显示器， 第一传感器1安装在头盔显示镜4上，第一传感器1还可以佩带在操作手的手臂上或者身 体其他的活动部位上，其中，第一传感器1用于测量操作手的头部(或手臂)运动、姿态，并 将这些数据发送至同步姿态测量仪6，主控装置5用于将指向器3的电视摄像仪拍摄的瞄准 图像和同步姿态测量仪6的解算数据合成显示在一图像内，并通过袖珍液晶显示器显示给 使用者。同步姿态测量仪6采用数字信号处理器(DSP)分别接收来自头盔显示镜4的第一 传感器1、指向器3内的第二传感器2的姿态数据，根据这两组数据求解指向器3的电视摄 像仪瞄准光轴相对于操作手头部(或手臂)的姿态角偏差，并将这个偏差转换为指向器3
4的转动控制量，对指向器3的转动施加控制。指向器3包含一套具有三个转轴(方位轴(Yaw)、俯仰轴(Pitch)、横滚轴(Roll)) 的三自由度转台、第二传感器2以及安装在转台上的一部电视摄像仪。同步姿态测量仪6 发送的转动控制量经过电源及伺服单元7的驱动放大，控制三自由度转台上的三个独立的 电机转动，通过这种转动，使转台上安装的电视摄像仪的光轴与操作手的头部(或手臂)指
向保持一致。主控装置5采用ARM控制器，用于系统级的控制及人机交互。主控装置5接收同 步姿态测量仪6的姿态解算数据、指向器3上电视摄像仪的视频图像，并将这些数据发送至 头盔显示镜4上的袖珍液晶显示器，供操作手观察。电源及伺服单元7主要为系统中各组成单元供电，以及完成同步姿态测量仪6的 控制量的驱动放大等。手臂键盘8佩戴在操作手的右臂前端，能够进行控制、应急条件下的指向器3转动 操作、数据录入等操作。本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱 离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术 范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。
权利要求一种体感式电视瞄准仪，包括指向器，其特征在于包括用于测定操作手头部或手臂姿态角的第一传感器，用于测定上述指向器姿态角的第二传感器，和上述两传感器连接、用于计算上述两姿态角的差值并换算成上述指向器所需移动角度、进而控制该指向器转动的同步姿态测量仪。
2.根据权利要求1所述的体感式电视瞄准仪，其特征在于所述指向器包括三自由度 的转台和装在该转台上的电视摄像仪，一主控装置用于接收上述电视摄像仪拍摄的瞄准图 像和上述同步姿态测量仪的解算数据，并通过显示装置显示。
3.根据权利要求2所述的体感式电视瞄准仪，其特征在于该显示装置为头盔显示镜。
4.根据权利要求1所述的体感式电视瞄准仪，其特征在于还包括佩戴在操作手手臂 前端的手臂键盘，其可进行数据录入和指向器的转动操作。
5.根据权利要求1所述的体感式电视瞄准仪，其特征在于所述第一传感器和第二传 感器均为姿态参考装置。
6.根据权利要求1所述的体感式电视瞄准仪，其特征在于所述第一传感器佩带在操 作手的头盔或手臂上。
专利摘要本实用新型涉及一种体感式电视瞄准仪，属于光电观测与瞄准设备，涉及光电技术、自动控制技术、惯性导航姿态测量技术、数字信号处理等技术领域，其包括指向器，包括用于测定操作手头部或手臂姿态角的第一传感器，用于测定指向器姿态角的第二传感器，和上述两传感器连接、用于计算上述两姿态角的差值并换算成上述指向器所需移动角度、进而控制该指向器转动的同步姿态测量仪，本实用新型通用性强，系统具有自有的瞄准执行装置，即指向器，使体感式电视瞄准仪能够与各种瞄准武器系统结合。
文档编号G05D1/00GK201754246SQ201020260909
公开日2011年3月2日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者王靖微 申请人:王靖微