一种定向声光枪驱离系统的制作方法

1.本实用新型涉及安全防范设备技术领域，更具体涉及一种定向声光枪驱离系统。


背景技术：

2.声波驱散器经过三十多年的发展，在边防以及机场驱鸟等方向得到了越来越广泛的应用，定向声波驱散器是利用一个或多个高指向性声波发射单元定向发生声波的技术装备，通常情况下是在正前方产生高压强声波，用于人员或者鸟兽的驱离。
3.国内强声、激光炫目武器方向研究起步较晚。国内现有驱散器和激光炫目器为独立式设备，功能单一。强声驱散器普遍存在体积大、重量大、功耗高、携带不便的问题；激光炫目器存在光电转换效率低，点斑作用，目标锁定困难，对大规模群体性事件，不能有效地驱散、控制闹事人群，其作战效能有限；激光作用能量固定，对较近的人眼目标容易引发永久性致盲，对距离较远的目标又不会产生作用效果；不同的天气条件下对激光能量的要求不同，恶劣天气激光能量的衰减过快，激光光斑大小不能根据外界条件自动调节能量大小。
4.因此，设计一款便携式的集强声驱散与激光眩目功能一体式的枪式驱离武器，是十分必要的。


技术实现要素：

5.本实用新型需要解决的技术问题是提供一种定向声光枪驱离系统，以解决背景技术中的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
7.一种定向声光枪驱离系统，包括：
8.枪体；
9.供电系统，设置在枪体内部，用于为装置整体进行供电；
10.观瞄系统，设置在枪体顶端，用于对目标群体进行观察；
11.定向强声器，设置在枪体上，用于对目标群体进行声波驱离；
12.激光炫目器，设置在枪体前端，用于向目标群体发出激光，使目标短暂失明；
13.定向强声器控制系统，用于控制定向强声器动作；
14.激光炫目器控制系统，用于控制激光炫目器动作；
15.通信模块，用于接收控制强声指令，并将控制强声指令传输至定向强声器控制系统，以控制定向强声器动作；或所述通信模块用于接收控制激光指令，并将控制激光指令传输至激光炫目器控制系统，以控制激光炫目器动作。
16.进一步优化技术方案，所述定向强声器包括若干周向设置的强声辐射单元。
17.进一步优化技术方案，所述激光炫目器发出的激光选用500nm至850nm波段的可见光。
18.进一步优化技术方案，所述激光炫目器包括：
19.激光器组件，用于发出激光光束；
20.调焦组件，用于对光斑大小进行变焦调节，通过控制调焦组件的位移，来改变出射激光的发散角。
21.进一步优化技术方案，所述定向强声器控制系统包括：
22.音频放大模块，用于接收通信模块传输的强声指令，并将数据通过音频解码器输出模拟音频信号；
23.信号处理模块，用于接收音频放大模块输出的模拟音频信号，并对模拟音频信号进行降噪、限幅和融合预处理；
24.功率放大模块，用于接收信号处理模块传输的音频信号，并将音频信号进行放大处理；
25.发声器，用于将经功率放大模块放大处理的音频信号进行播放。
26.一种定向声光枪驱离方法，该方法基于所述的一种定向声光枪驱离系统进行，包括以下步骤：
27.系统自动，进行系统自检，判断系统是否正常；
28.若系统不正常，则直接关机；
29.若系统正常，则对目标情况进行观测；
30.对目标敌情进行判断，判断目标是否存在威胁；
31.若判断出目标存在威胁，则开启定向强声器，对目标群体进行声波驱离；判断目标是否驱离成功，若目标驱离不成功，则开启激光炫目器，向目标群体发出激光，使目标短暂失明，若目标驱离成功，则判断任务是否结束；
32.若任务未结束，再次对目标敌情进行判断，再次判断目标是否存在威胁，以确定是否需要对目标进行驱离；
33.若任务结束，则收录作业数据，关机。
34.由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。
35.本实用新型为一种新型非致命型武器，具备声压级高、激光光斑可调、能量可调，整体重量轻，功耗低等特点，采用效率高、体积小的大功率全固态激光器，发射可以调节大小的光斑，作用在被打击目标上，使目标短暂失明，而不会造成任何永久伤害(非致伤)，同时也可以向目标人群发射大功率声波，产生让人难以忍受的声音刺激，削弱敌方的战斗能力，从而达到控制的目的。相对传统武器而言，不会直接产生致命性人员死亡、装备毁灭和生态环境的破坏，而是通过特定的技术手段“软杀伤、软破坏”，使敌方作战能力丧失和削弱的“人道性”武器，全面保证了其作为非致伤防暴武器的有效性和安全性。
36.本实用新型采用了强声驱散和激光眩目驱散多功能一体的结构，其定向强声特点灵敏度高，声压级大，具有极强的震慑力和驱散能力，激光炫目器采用了光电转化效率较高的ld作为激光光源，波长520nm，电动变焦，能量可调，体积小，功率密度可控。
附图说明
37.图1为本实用新型一种定向声光枪驱离系统的主视图；
38.图2为本实用新型一种定向声光枪驱离系统的侧视图；
39.图3为本实用新型一种定向声光枪驱离系统中定向强声器的结构示意图；
40.图4为本实用新型一种定向声光枪驱离系统中激光炫目器的光学变焦的原理图；
41.图5为本实用新型一种定向声光枪驱离系统中激光炫目器中透镜位移调节结构的结构示意图；
42.图6为本实用新型一种定向声光枪驱离系统中激光炫目器控制系统中定向强声器的原理框图；
43.图7为本实用新型一种定向声光枪驱离系统中定向强声器控制系统的原理图；
44.图8为本实用新型一种定向声光枪驱离系统中激光炫目器控制系统的原理图；
45.图9为本实用新型一种定向声光枪驱离方法的流程图。
46.其中：1、枪体，2、观瞄系统，3、定向强声器，4、激光炫目器，41、激光光源，42、偏振光束镜，43、衰减片，44、光反馈探测镜，45、透镜，46、调焦镜，5、透镜位移调节结构，51、调焦电机，52、第一齿轮，53、第二齿轮，54、套筒。
具体实施方式
47.下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
48.一种定向声光枪驱离系统，结合图1和图9所示，本实用新型包括声光枪的机械结构、声学结构、光学结构和硬件系统、软件系统、环境适应性系统；具体地，包括枪体1、观瞄系统2、定向强声器3、激光炫目器4、定向强声器控制系统、激光炫目器控制系统、通信模块、供电系统。
49.其中，机械结构、声学结构、光学结构和硬件系统包含如下内容：
50.声学指标：1米处声压级125dba；
51.指向性：
±
30
°
；
52.光学指标：激光波长520nm。
53.便携式设计；符合人机工程学设计，整枪体长度小于等于650mm，重量小于等于6.5kg，采用指示灯和薄膜按键方式，使用者通过控制薄膜按键，选择声光枪的工作模式，指示灯实时显示模式状态。
54.结构设计方案采用模块化设计，声光枪保留了95式步枪瞄准系统，即采用机械式瞄准具和放大倍率3倍的白光瞄准镜作为观瞄系统，观瞄系统设置在枪体1顶端，用于对目标群体进行观察。但采用了瞄准具偏置的设计。
55.电池与枪的结合设计采用“弹匣”形式，与枪体内电源连接的部分进行了防水处理，位置在握把的后部。这种设计既满足了整枪配重的需要，又便于更换电池，更重要的是使声光枪在理论上达到待机任意长时间(只要电池数量足够)，以等待最佳战机出现。
56.本实用新型还采用高灵敏电声辐射及声波束形成技术：为了实现高声压级，强定向性的声波发射，采用高转化效率辐射单元配合电学、声学的阻抗匹配技术形成灵敏度极高的强声辐射单元，利用声学结构设计及相位控制技术设计强声设备结构和外形，以形成高声压级，强定向性的声波束；定向强声阵列结构如图3所示。
57.本实用新型采用高灵敏度压电式换能器，性能参数：
58.频响范围：2.2k～4k，平均灵敏度：110db/ft/12v，驱动电压：85vpp正弦波。
59.压电式换能器加载85vpp驱动电压，声压级可达到116db/米处。压电式换能器前端匹配声学号筒，增加声音的定向性控制，声压级能进一步增大。
60.利用声学结构设计及相位控制技术设计强声设备结构和外形，以形成高声压级，
强定向性的声波束。采用8个压电式换能器加载声学号筒，形成圆形阵列，如图3所示，控制每个换能器上的驱动波形的相位相同，实现声压最大叠加，根据频率响应范围设计阵列中压电式换能器的间距，控制主波束角度，形成定向性声波。
61.具体的工作原理为：
62.控制板上设有音频信号发生电路，并设有若干组音频信号功率放大驱动电路，该若干组音频信号功率放大驱动电路分别提供若干组扬声器的发声信号的放大，音频信号功率放大驱动电路由cpu控制，在接收到开关发出的发声信号后，产生随机波段的音频信号，经稳压滤波处理后输出到音频信号功率放大驱动电路，经由每一组的音频信号功率放大驱动电路的功率放大之后达到约25v的电压信号，再经由二极管稳压电路及滤波电路处理输出信号，然后经由连接插口传输至发声板上蜂鸣器发声，随机波段音频信号是cpu内部核心算法依据不断变化的时间因子产生不同波长频率的音频信号，实现人脑无法记忆的效果。
63.激光炫目器4，设置在枪体1前端，用于向目标群体发出激光，使目标短暂失明。
64.根据所激光眩目器的应用要求，考虑到可见光不仅可以使人眼眩目，更大的作用是使人群心理产生恐惧而本能的逃避，从而达到拒止或驱散的目的，所以，激光炫目器发出的激光应选用透射率和视网膜吸收率比较高的500nm至850nm波段的可见光。本实用新型采用ld激光光源技术路线，波长优选520nm，电光转换效率高，可达30％以上，尺寸小，环境适应性好。
65.激光炫目器4包括激光器组件和调焦组件。
66.激光器组件，用于发出激光光束。激光器组件包括激光光源41、偏振光束镜42、衰减片43、光反射探测器44。激光光源41用于发出激光光束。偏振光束镜42设置在激光光源41前方。衰减片43设置在偏振光束镜42下方。光反射探测器44设置在衰减片43下方。
67.调焦组件，用于对光斑大小进行变焦调节，通过控制调焦组件的位移，来改变出射激光的发散角。调焦组件包括透镜45和调焦镜46，透镜45设置在偏振光束镜42前方，调焦镜46设置在透镜45前方。
68.为使激光眩目器实现能量恒定，须对终点处光斑大小进行变焦调节，以保证到达人眼的光斑能量处于安全范围内，因此本实用新型采用变焦设计。激光炫目器光学变焦部分采用的是倒装望远镜系统，通过望远镜系统的自动变焦，使得激光眩目器终点处光斑大小始终在恒定范围内。通过控制透镜的位移，就可改变出射激光的发散角，从而使得终点光斑直径保持恒定，光学变焦的原理如图4所示。
69.其中，透镜45的位移通过透镜位移调节结构5来进行调节，透镜位移调节结构5包括调焦电机51、第一齿轮52、第二齿轮53、套筒54，调焦电机51的输出轴端与第一齿轮52相连接，用于驱动第一齿轮52转动，第一齿轮52与第二齿轮53相啮合，透镜45固定设置在套筒54的内部。套筒54的外壁上开设有螺旋槽，第二齿轮53的内壁与套筒54的外壁螺旋配装，进而当第二齿轮53转动时能够带动套筒54前后移动，从而带动透镜45前后移动。
70.激光炫目器控制系统，用于控制激光炫目器动作。激光炫目器控制系统作为硬件开发部分，包括激光主控板、状态监控板、ld驱动板、电动调焦驱动板等电路。激光主控板为整个激光炫目器控制系统提供时序控制和驱动的控制、系统保护以及与其他各个电路板的通信。
71.通信模块收到控制激光的指令后，将指令解码转发给激光主控板，激光主控板通
过ld驱动、通过通信调节驱动，实现激光器的出光控制；同时获取各个分系统状态，监控有没有异常发生，如有异常，立即采取相应的保护措施。
72.通信模块记录激光炫目器的工作数据：激光的工作模式，开启次数和时间。
73.定向强声器3，设置在枪体1上，用于对目标群体进行声波驱离。定向强声器3包括若干周向设置的强声辐射单元。
74.定向强声器控制系统，用于控制定向强声器动作。定向强声器控制系统作为硬件开发部分，包括音频放大模块、信号处理模块、功率放大模块、发声器。
75.音频放大模块，用于接收通信模块传输的强声指令，并将数据通过音频解码器输出模拟音频信号。
76.信号处理模块，用于接收音频放大模块输出的模拟音频信号，并对模拟音频信号进行降噪、限幅和融合预处理。
77.功率放大模块，用于接收信号处理模块传输的音频信号，并将音频信号进行放大处理。
78.发声器，用于将经功率放大模块放大处理的音频信号进行播放。
79.供电系统，设置在枪体1内部，用于为装置整体进行供电。供电系统设计如下：
80.计算系统整电需求，设计电池容量、充放电控制和电量管理，通过dc/dc转换，为声学光学硬件系统提供电力供应。
81.软件系统开发包含：嵌入式软件开发，记录作业数据，形成器支管理数据。
82.一种定向声光枪驱离方法，该方法基于一种定向声光枪驱离系统进行，结合图9所示，包括以下步骤：
83.系统自动，进行系统自检，判断系统是否正常。
84.若系统不正常，则直接关机。
85.若系统正常，则通过观瞄系统对目标情况进行观测。
86.对目标敌情进行判断，判断目标是否存在威胁。
87.若判断出目标存在威胁，则开启定向强声器3，对目标群体进行声波驱离。通信模块接收到控制指令，将控制指令解码后传输给音频放大模块，将数据通过音频解码器输出模拟音频信号并将其输送至信号处理模块；信号处理模块接收输入的音频信号，进行降噪、限幅和融合等预处理，预处理后的信号传输至功率放大模块；功率放大模块将音频信号进行放大处理，输出给发声器。通信板模块记录的强声的工作数据：播放的次数和时间信息。
88.判断目标是否驱离成功，若目标驱离不成功，则开启激光炫目器4，向目标群体发出激光，使目标短暂失明，若目标驱离成功，则判断任务是否结束。
89.若任务未结束，再次对目标敌情进行判断，再次判断目标是否存在威胁，以确定是否需要对目标进行驱离。依次重复上述步骤，直到目标不存在威胁或存在威胁目标已被驱离。
90.若任务结束，则收录作业数据，关机。