CN105953652A - 电子瞄准装置对运动物体的瞄准调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种针对运动物体的电子瞄准装置的瞄准调整方法，该电子瞄准装置包括一组镜头、影像传感器、风速/风向传感器、有线/无线通讯装置、电源、测距装置、显示装置及数据处理装置，其中该数据处理装置设置在远程指挥中心或使用者的可穿戴智能设备上，该数据处理装置包括存储器、图像处理单元、控制单元和分划调整单元，由风速/风向传感器等环境传感器测量的环境数据和测距装置测量的距离数据及存储器中存储的枪支弹道信息采用融合算法，从而控制分划调整单元自动调整分划在显示装置中的位置，实现对运动物体的瞄准，并且将该数据处理装置设置在远程指挥中心或使用者的可穿戴智能设备上，不仅大大减轻了枪支的重量和体积，携带方便，而且提高了瞄准的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及瞄准领域，尤其涉及一种针对运动物体的电子瞄准装置的瞄准调整方法。
背景技术
瞄准器的作用是使射击者在远距离射击时能够精确瞄准目标物体。但是由于射出的子弹本身具有重力作用，在被枪支射出的过程中子弹在自身重力的作用下不是沿直线运动去射击目标物体，而是在运动过程中作抛物线运动，因此，和用户想要让其到达的击中点有偏差，即虽然射击者进行了瞄准，但是子弹到达的命中点却不是事先预设的，子弹在运动的过程中不仅有自身的重力作用，还存在射击时的环境因素，如当时的气压、风速、风向、温度、湿度或其它环境因素等，还有到被瞄准目标物体的距离也是需要考虑的，这些环境因素和距离因素影响射击现场的空气的质量，如空气的密度分布等，而空气又对狙击手从枪支射出的子弹产生射击摩擦阻力，从而使子弹的运动路径产生了偏移。一般情况下，被瞄准的目标物体距离越远，即射击距离越远，子弹偏离预设点的程度也就越大，在这种情况下，有经验的狙击手会采用目测方法，利用双眼来观测估计目标物体的大致距离，做个粗略估计然后对弹道进行粗略的补偿来进行射击命中目标物体，比如，如果有风从左边或右边吹来，狙击手必须将瞄准器对准从被瞄准目标物体向左或向右偏离的一个点来补偿对子弹运动轨迹产生的影像。由于狙击手本身的射击的临场经验差异较大，缺少经验或匆忙的与具有丰富经验并沉稳的狙击手利用目测方法作出的估计是完全不同的，因此，射击的命中率也差别较大，参差不齐。
因此，为了能够击中预先设定或期望的被瞄准目标物体，需要对飞行中的子弹的运动路径考虑现场的环境因素进行校正补偿。现有的电子瞄准器设置标线，标线上具有排列的对准点和偏差修正标记，每个点表示在一定风速的侧风下的补偿量，即补偿量事先编程到控制装置中，显示装置上来显示偏差对准点，狙击手只需要事先计算这些偏差对准点就可以进行瞄准射击，但是如前所述的缺少经验或匆忙的狙击手有可能会错误计算或忘记计算步骤，从而也未能击中被瞄准目标物体；
另外，中国专利ZL200910263674.X公开了一种瞄准器，其包括显示组，显示组包括弹道补偿线和瞄准线，弹道补偿线由发光二极管制成，设置电路驱动单元来驱动弹道补偿线上相应弹道补偿补偿位置的发光二极管来发光，使得在昏暗环境下也能清楚地看到瞄准线和弹道补偿线，从而快速瞄准目标物，即使用硬件如发光二极管来制作弹道补偿线并在显示装置上进行显示，并不能满足实时调整进行补偿的需要。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提出一种针对运动物体的电子瞄准装置的瞄准调整方法，其中利用镜头瞄准运动物体，显示屏上显示运动物体影像；安装在远程指挥中心或使用者的可穿戴智能设备中的数据处理装置根据测距装置测得的距离及风速/风向传感器测得的风速、风向数据确定分划补偿位置用于补偿瞄准物体后开枪子弹到达物体时间内物体移动的位置。利用数据处理装置来对环境传感器测量的风速、风向或距离信息进行处理，无需设置硬件电路就可以实现对弹道数据的补偿，实现对被瞄准目标物体的精确射击。
发明的目的是这样实现的：该电子瞄准装置包括一组镜头、影像传感器、风速/风向传感器、有线/无线通讯装置、电源、测距装置、显示装置及数据处理装置，其中该数据处理装置设置在远程指挥中心或使用者的可穿戴智能设备上，该数据处理装置包括存储器、图像处理单元、控制单元和分划调整单元，瞄准调整步骤如下：
S1.电子瞄准装置开机初始化；
S2.使用者使用镜头捕捉被瞄准目标物体的影像，影像传感器将该光学影像转换成电子信号，通过有线/无线通讯装置将该电子信号传送到数据处理装置中的图像处理单元；
S3.图像处理单元通过处理单元通讯接收装置接收电子信号后，将该电子信号进行处理后输出至显示装置进行显示；
S4.测距装置测量被瞄准目标物体与该电子瞄准装置之间的距离，风速/风向传感器测量风速和风向，并把测量的这些数据通过有线/无线通讯装置传送给该数据处理装置的控制单元；
S5.控制单元通过控制单元通讯接收装置接收到步骤S4中测量的数据后，采用相关的融合算法对距离数据、风速/风向数据及枪支弹道信息进行计算并输出计算结果给分划调整单元，分划调节单元垂直水平面方向的调节量Y为分划调节单元平行于水平面并与子弹射出方向垂直的方向调节量X为其中所述g为重力系数，S为子弹体积，ρ为一个标准大气压下的气体密度，V1为该子弹型号的子弹自枪膛射出时的速度，V2为垂直水平面的风速值，垂直向下为正值，V3为水平面上垂直于射击方向的风速值，V4为水平面上平行于射击方向的风速值，与射击方向同向为正值，M为子弹质量，L为被瞄准物到电子瞄准器的距离；
S6.该分划调整单元根据该计算结果生成分划补偿数据，所述分划补偿数据为所述V5为被瞄准物在显示装置上的图像运动速度，并将该分划补偿数据来调整所述物像在显示装置中的位置，从而补偿瞄准目标物体后开枪子弹到达瞄准目标物体时间内移动的位置；
S7.结束。
作为本发明的进一步改进，控制单元采用具有运算能力的芯片DSP或ARM芯片来实现；
作为本发明的进一步改进，其中无线/有线通讯装置的有线通讯装置为USB通讯或串口通讯，无线通讯装置为无线局域网、蓝牙适配器或红外适配器，无线通讯装置采用的无线协议或标准为IEEE802.11协议,蓝牙技术、HiperLAN标准、IrDA技术或Wi-Fi技术；
作为本发明的进一步改进，该存储器可以选择随机存取存储器RAM或静态存储器SDRAM；
作为本发明的进一步改进，该枪支弹道信息为在环境因素、重力影响或其它因素下枪支的子弹飞行的任何数据或信息，以数据列表、公式或程序的形式存储在该存储器中。
作为本发明的进一步改进，测距装置为激光、超声波或红外芯片；
作为本发明的进一步改进，电源选择可充电的锂电池或镍氢电池为整个装置供电；
作为本发明的进一步改进，其中控制单元采用的融合算法为数据加权平均融合、神经网络法或自适应加权融合估计算法。
作为本发明的进一步改进，其中显示装置为液晶显示器LCD、有机发光二极管显示器OLED、硅基液晶显示器等，也可以根据需要选取其他的显示装置。
本发明的有益效果：本发明的电子瞄准装置对由风速/风向传感器等环境传感器测量的环境数据和测距装置测量的距离数据及存储器中存储的枪支弹道信息采用融合算法，从而控制分划调整单元自动调整分划在显示装置中的位置，实现对运动物体的瞄准，并且将该数据处理装置设置在远程指挥中心或使用者的可穿戴智能设备上，不仅大大减轻了枪支的重量和体积，携带方便，而且提高了瞄准的准确度。
附图说明
图1为该电子瞄准装置的结构示意图；
图2为该电子瞄准装置的瞄准调整方法示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅限于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图所示，该电子瞄准装置包括一组镜头、影像传感器、风速/风向传感器、有线/无线通讯装置、电源、测距装置、显示装置及数据处理装置，其中该数据处理装置设置在远程指挥中心或使用者的可穿戴智能设备上，该数据处理装置包括存储器、图像处理单元、控制单元和分划调整单元，瞄准调整步骤如下：
S1.电子瞄准装置开机初始化；
S2.使用者使用镜头捕捉被瞄准目标物体的影像，影像传感器将该光学影像转换成电子信号，通过有线/无线通讯装置将该电子信号传送到数据处理装置中的图像处理单元；
S3.图像处理单元通过处理单元通讯接收装置接收电子信号后，将该电子信号进行处理后输出至显示装置进行显示；
S4.测距装置测量被瞄准目标物体与该电子瞄准装置之间的距离，风速/风向传感器测量风速和风向，并把测量的这些数据通过有线/无线通讯装置传送给该数据处理装置的控制单元；
S5.控制单元通过控制单元通讯接收装置接收到步骤S4中测量的数据后，采用相关的融合算法对距离数据、风速/风向数据及枪支弹道信息进行计算并输出计算结果给分划调整单元，分划调节单元垂直水平面方向的调节量Y为分划调节单元平行于水平面并与子弹射出方向垂直的方向调节量X为其中所述g为重力系数，S为子弹体积，ρ为一个标准大气压下的气体密度，V1为该子弹型号的子弹自枪膛射出时的速度，V2为垂直水平面的风速值，垂直向下为正值，V3为水平面上垂直于射击方向的风速值，V4为水平面上平行于射击方向的风速值，与射击方向同向为正值，M为子弹质量，L为被瞄准物到电子瞄准器的距离；
S6.该分划调整单元根据该计算结果生成分划补偿数据，所述分划补偿数据为所述V5为被瞄准物在显示装置上的图像运动速度，通过计算在单位时间内，被瞄准物在显示装置的图像所移动的距离求的V5，将该分划补偿数据来调整所述物像在显示装置中的位置，从而补偿瞄准目标物体后开枪子弹到达瞄准目标物体时间内移动的位置；
S7.结束。
其中存储器中存储的枪支弹道信息通常被定义为在环境因素、重力作用或者其它因素影响下的子弹飞行的任何数据或信息，该弹道信息基于子弹的质量、摩擦系数或者其它弹道系数、子弹射出时的速度、射击现场的海拔高度、大气压、温度、湿度、风速、风向、射击的距离、子弹的尺寸等，这些弹道信息均可以影响射击的准确度，故根据需要将上述信息中的一些或全部组合以数据表、公式或程序等形式存储，在本发明中，仅考虑子弹的质量、摩擦系数或者其它弹道系数、子弹射出时的速度和子弹的尺寸数据并将它们进行组合以数据表、公式或程序等形式存储。
其中，控制单元采用专用集成电路或者现场可编程门阵列芯片来实现，如具有运算能力的芯片DSP、ARM或FPGA芯片来实现，
其中,无线/有线通讯装置的有线通讯装置为USB通讯或串口通讯，无线通讯装置为无线局域网、蓝牙适配器或红外适配器，无线通讯装置采用的无线协议或标准为IEEE802.11协议,蓝牙技术、HiperLAN标准、IrDA技术或Wi-Fi技术；
其中,该存储器可以选择随机存取存储器RAM或静态存储器SDRAM；
其中，测距装置为激光、超声波或红外芯片；
其中，电源选择可充电的锂电池或镍氢电池为整个装置供电；
其中，测距装置为激光、超声波或红外芯片；
其中，其中控制单元采用的融合算法为数据加权平均融合、神经网络法或自适应加权融合估计算法；
数据加权平均是将数据的各数值乘以相应的单位数，然后进行加总求和得到总体值，再除以总的单位数，平均数的大小不仅由总体中各单位的变量值的大小、而且由各标志值出现的次数或频数来决定。其中次数或频数在平均数的计算中起决定性作用，因此，被称为权数，在本实施方式中，有诸多的环境因素如射击现场的海拔高度、大气压、风速、风向、温度、湿度、射击距离等，由于其中的风速、风向及射击距离对瞄准的影响较大，故采用风速/风向传感器和测距装置，并对测量得到的风速、风向、距离施加较大的权重，而对瞄准影响不大的其它因素如海拔高度、大气压、温度、湿度，则认为其权重为零，即认为对瞄准无影响。
神经网络本身是一个融合的系统，神经元之间的连接方式不同就能构成不同的融合体系，尤其对于具有多传感器的装置，利用该神经网络来实现融合即可以反映全面也可以反映局部特征，其可以分布并行处理、自适应性强，容错能力强并具有鲁棒性，根据本发明中电子瞄准装置的特点也可以采用该神经网络法对风速/风向传感器测量的风速/风向数据及测距装置测量的距离数据及存储器中的枪支弹道信息进行融合，从而得到分划补偿数据，从而调整分划在显示装置中的位置。
其中，显示装置为液晶显示器LCD、有机发光二极管显示器OLED、硅基液晶显示器等，也可以根据需要选取其他的显示装置。
Claims (9)
1.一种电子瞄准装置对运动物体的瞄准调整方法，其特征在于：该电子瞄准装置包括一组镜头、影像传感器、风速/风向传感器、有线/无线通讯装置、电源、测距装置、显示装置及数据处理装置，其中该数据处理装置设置在远程指挥中心或使用者的可穿戴智能设备上，该数据处理装置包括存储器、图像处理单元、控制单元和分划调整单元，瞄准调整步骤如下：
S1.电子瞄准装置开机初始化；
S2.使用者使用镜头捕捉被瞄准目标物体的影像，图像传感器将该光学影像转换成电子信号，通过有线/无线通讯装置将该电子信号传送到数据处理装置中的图像处理单元；
S3.图像处理单元通过处理单元通讯接收装置接收电子信号后，将该电子信号进行处理后输出至显示装置进行显示；
S4.测距单元测量被瞄准目标物体与该电子瞄准装置之间的距离，风速/风向传感器测量风速和风向，并把测量的所述数据通过有线/无线通讯装置传送给该数据处理装置的控制单元；
S5.控制单元通过控制单元通讯接收装置接收到步骤S4中测量的数据后，对距离数据、风速/风向数据及枪支弹道信息进行计算并输出计算结果给分划调整单元，分划调节单元根据计算结果对分划进行垂直水平面方向的调节；同时分划调节单元对分划进行平行于水平面并与子弹射出方向垂直的方向调节；
S6.该分划调整单元根据该计算结果生成分划补偿数据，并将该分划补偿数据用来调整所述物像在显示装置中的位置，从而补偿出瞄准目标物体后开枪子弹到达瞄准目标物体时间内移动到的位置；
S7.结束。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S5中分划调节单元垂直水平面方向的调节量为分划调节单元平行于水平面并与子弹射出方向垂直的方向调节量为其中所述g为重力系数，S为子弹体积，ρ为一个标准大气压下的空气密度，V1为当前子弹型号的子弹自枪膛射出的速度，V2为垂直水平面的风速值，垂直向下为正值，V3为水平面上垂直于射击方向的风速值，V4为水平面上平行于射击方向的风速值，与射击方向同向为正值，M为子弹质量，L为被瞄准物到电子瞄准器的距离。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S6中的所述分划补偿数据为所述V5为被瞄准物在显示装置上的图像运动速度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该控制单元采用具有运算能力的芯片DSP或ARM芯片来实现；所述存储器可以选择随机存取存储器RAM或静态存储器SDRAM；所述电源选择可充电的锂电池或镍氢电池为整个装置供电。
5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：该枪支弹道信息为在环境因素、重力影响或其它因素下枪支的子弹飞行的任何数据或信息，以数据列表、公式或程序的形式存储在该存储器中。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：其中控制单元采用的融合算法为数据加权平均融合、神经网络法或自适应加权融合估计算法。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述测距装置为激光、超声波或红外芯片。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该无线通讯装置为无线局域网、蓝牙适配器或红外适配器，无线通讯装置采用的无线协议或标准为IEEE802.11协议、蓝牙技术、HiperLAN标准、IrDA技术或Wi-Fi技术。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：其中显示装置为液晶显示器LCD、有机发光二极管显示器OLED、硅基液晶显示器等。
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Application publication date: 20160921 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |