CN206540463U - 一种光学瞄准训练装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光学瞄准训练装置，包括用于提供虚拟三维环境、弹点和目标的模拟测角仪，用于模拟真实瞄准动作并将瞄准和发射动作实时反馈到模拟测角仪的跟踪装置；以及用于提供电压转换和线路转接的模拟控制箱。采用嵌入式计算机产生虚拟三维环境、弹点和目标，虚拟画面通过光学系统直接呈现在训练人员眼前，不受外界环境的干扰，无需大屏幕，且高度还原实战瞄准过程；设备体积小，携带方便；设备外形与操作方式与真实武器类似，训练效果更好。

Description

一种光学瞄准训练装置

技术领域

本实用新型涉及光学系统操纵的仿真训练领域，具体来说，涉及一种光学瞄准训练装置。

背景技术

在国内的军事报道中，总能看到一款反坦克导弹的身影。它没有后辈们的漂亮外观，裸露在外的弹体使得它显得稍许简陋，然而它却是我国大规模列装的第一代反坦克导弹，第一款投入实战的反坦克导弹，也可能是我国现阶段装备数量最多的反坦克导弹，它就是红箭73系列反坦克导弹。红箭-73"定型以后，其改进工作一直在进行中。"红箭-73"的改进作为当时部队装备重点改造项目之一，得到了军方高度的重视，陆续研制成功了A/B/CD等数个改进型号。

A型与原型相比，专门研制了电视测角仪和数字式地面控制箱，制导方式从人工手动控制转变为半自动控制，使其升级为第二代反坦克导弹。导弹发射后，射手无需手动操纵导弹飞行，只要将"十字线"压在目标上，导弹就会自动沿着瞄准线飞行，提高了命中精度、降低了对射手操作熟练程度的要求。我们知道，在"红箭-73"未改进之前，导弹射手都要求经过严格训练和挑选才能达到60％左右的命中率。改进后的"红箭-73A"型弹，稍加训练的射手基本上都能达到90％左右的命中率。

在对这类武器进行操作训练的过程中，需要模拟真实的作战环境，因此研制出一些专用于模拟训练的装备，光学系统广泛应用于武器装备，对光学系统操纵的训练直接关系到武器装备性能的发挥。传统的光学瞄准训练装置一般采用比较庞大的工业控制计算机配合CRT显示屏幕进行仿真，这样带来一些问题：1，由于设备比较庞大，一般采用市电供电，对训练环境有很高的要求；2，加装工业控制计算机后，设备外形与原设备有较大差别，操作使用方法也不相同；3，模拟图像显示在超大屏幕上，易受屏幕周围光强等因素影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种光学瞄准训练装置，以解决上述问题。

本实用新型的技术方案可以通过以下技术措施来实现：

一种光学瞄准训练装置，包括：

用于提供虚拟三维环境、弹点和目标的模拟测角仪，

用于模拟真实瞄准动作的跟踪装置；以及

用于提供电压转换和线路转接的模拟控制箱；

所述模拟测角仪包括光学系统、嵌入式计算机，以及连接所述嵌入式计算机的数据采集系统和液晶显示器，所述光学系统包括转像系统和瞄准目镜，所述液晶显示器的画面通过所述转像系统成像在所述瞄准目镜上；所述跟踪装置包括用于使所述模拟测角仪实现空间运动的动作机构和用于操作所述动作机构的操作装置，所述操作装置还包括击发单元，所述动作机构连接有动作传感器，所述动作传感器以及击发单元均连接所述数据采集系统；所述模拟控制箱设置有蓄电池。

优选地，所述动作机构包括用于实现垂直方向运动的高低俯仰机构以及用于实现水平方向运动的回转机构。

优选地，所述回转机构设置有阻尼装置。

优选地，所述动作传感器包括倾角传感器和角速度传感器，所述倾角传感器和角速度传感器均连接所述数据采集系统。

优选地，所述倾角传感器设置于模拟测角仪内。

优选地，所述角速度传感器固定于所述动作机构内。

优选地，所述嵌入式计算机连接有声响设备。

优选地，所述模拟控制箱的底部连接有三脚架。

优选地，所述三脚架的各个支脚为可伸缩结构。

优选地，所述模拟控制箱设置有电压转换模块和与所述电压转换模块相连的线路转接模块，所述电压转换模块连接所述蓄电池。

本实用新型的有益效果是：采用嵌入式计算机产生虚拟三维环境、弹点和目标，虚拟画面通过光学系统直接呈现在训练人员眼前，不受外界环境的干扰，无需大屏幕，且高度还原实战瞄准过程，设备体积小，携带方便；设备外形与操作方式与真实武器类似，训练效果更好。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。

图1是本实用新型一种光学瞄准训练装置的结构框图；

图2是本实用新型一种光学瞄准训练装置的外形结构示意图。

附图标注：

1，模拟测角仪；11，光学系统；111，瞄准目镜；12，嵌入式计算机；13，数据采集系统；14，液晶显示器；15，声响设备；2，跟踪装置；21，击发单元；22，高低俯仰机构；23，回转机构；24，倾角传感器；25，角速度传感器；3，模拟控制箱；31，电压转换模块；32，线路转接模块；33，蓄电池；34，三脚架。

具体实施方式

为使本实用新型更加容易理解，下面将进一步阐述本实用新型的具体实施例。

如图1-2所示，一种光学瞄准训练装置，包括：

用于提供虚拟三维环境、弹点和目标的模拟测角仪1；

用于模拟真实瞄准动作并将瞄准和发射动作实时反馈到模拟测角仪1的跟踪装置2；以及

用于提供电压转换和线路转接的模拟控制箱3；

所述模拟测角仪1包括光学系统11、嵌入式计算机12，以及连接所述嵌入式计算机12的数据采集系统13和液晶显示器14，所述光学系统11包括转像系统和瞄准目镜111，所述液晶显示器14的画面通过所述转像系统成像在所述瞄准目镜111上；所述跟踪装置2包括用于使所述模拟测角仪1实现空间运动的动作机构和用于操作所述动作机构的操作装置，所述操作装置还包括击发单元21，所述动作机构连接有动作传感器，所述动作传感器以及击发单元21均连接所述数据采集系统13；所述模拟控制箱3设置有蓄电池33。

所述动作机构包括用于实现垂直方向运动的高低俯仰机构22以及用于实现水平方向运动的回转机构23，所述回转机构23设置有阻尼装置。

所述动作传感器包括倾角传感器24和角速度传感器25，所述倾角传感器24和角速度传感器25均连接所述数据采集系统13。

所述倾角传感器24设置于模拟测角仪1内，所述角速度传感器25固定于所述动作机构内。

嵌入式计算机12内安装有系统软件，系统软件采用Unity3D引擎开发。Unity3D是由Unity3D Technologies公司开发的跨平台专业游戏引擎，其主要特点就是跨平台性，开发完成后可以方便的部署到安卓平台。

系统软件在安卓操作系统之上分为三层，其中最下层为支撑系统，中间层为功能模块层，最上层为人机交互层。

其中支撑系统提供一些方便上层开发的函数库。主要包括三维图形引擎、声音引擎、物理引擎、网络通信引擎、脚本系统。三维图形引擎主要完成虚拟战场环境的图形渲染，声音引擎完成三维环境下影响效果的处理，物理引擎完成虚拟战场环境内碰撞检测、物理特性仿真、脚本系统使用javascript脚本完成场景的控制。

功能模块层是系统的主要部分，完成系统的主要功能，功能独立的功能模块以插件的形式集成到系统。主要的功能模块包括：场景导入模块、AI模块、弹道计算模块、评分模块、网络通信模块。场景导入模块负责导入外部场景编辑软件生成的三维场景，并对三维场景进行分析，方便AI模块对目标的控制；AI模块能够根据不同的战场环境，生成不同的参数的目标，并且能够对目标的移动进行规划，提供逼真的目标运动；弹道计算模块用于计算导弹飞行弹道；评分模块用于对射手操作进行评分；网络通信模块完成虚拟环境中多个终端之间的信息交换；传感器模块用于处理跟踪装置2高低和方向传感器信息。

操作装置包括用于操纵所述高低俯仰机构22、回转机构23的操纵杆。动作机构用于还原垂直方向和水平方向的瞄准操作，并通过动作传感器将操作反馈到嵌入式计算机12，系统软件经过运算，将瞄准动作所对应的瞄准结果实时反馈到液晶显示器14上。基于此，通过本训练装置，训练人员能够得到真实的操作体验与真实的操作结果展示。回转机构23设置有阻尼装置，阻尼装置能够使回转机构23的回转运动更加平稳，防止动作幅度过大、过快造成装置损坏。动作传感器包括倾角传感器24和角速度传感器25，角速度传感器25将动作机构的角位移或直线位移的模拟量变成数字量输出，倾角传感器24用来测量动作机构相对于水平面的倾角变化量，并以电压的形式输出。

数据采集系统13采用Arduino Mega 2560，用于采集击发信号、倾角传感器24的电压输出和角速度传感器25产生的位移变化量信息，根据位移量和角度变化量可以计算出跟踪的实时位置。

转像系统采用凸透镜，凸透镜与瞄准目镜111之间设置有分划板，分划板上设置十字瞄准线。嵌入式计算机12系统软件生成运动目标，并成像在液晶显示器14上，训练人员观察瞄准目镜111，操纵跟踪装置2的操作装置进行瞄准，瞄准过程中倾角传感器24和角速度传感器25感应空间中的运动，并将运动结果反映到液晶显示器14画面中。液晶显示器14采用4.3寸显示屏，分辨率为1280*720像素，嵌入设置在模拟测角仪1的外壳内，画面光线全部经由转像系统呈现在瞄准目镜111上，光线传递不受周围光强的影响。击发单元21用于产生发射信号，可采用按钮形式。发射信号经由数据采集系统13传递到嵌入式计算机12，系统软件计算出导弹的飞行弹道，并最终对射手的操作进行评分。

模拟控制箱3设置有电压转换模块31和与电压转换模块31相连的线路转接模块32，电压转换模块31连接有蓄电池33。线路转接模块32通过按钮开关控制角速度传感器25、击发单元21等与数据采集系统13之间的连接，控制嵌入式计算机12与电压转换模块31之间的连接，模拟控制箱3上还设有状态指示灯，用于指示相应的连接情况。蓄电池33采用可充电镍氢电池，方便在野外使用。

嵌入式计算机12连接有声响设备15，用于完成声音引擎处理得到的音响效果，更加贴近真实战场环境，得到更加逼真的训练体验。

模拟控制箱3的底部连接有三脚架34，三脚架34有利于装置在户外凸凹不平的地面保持稳固，优选的三脚架34的三个脚可伸缩，进一步提高装置的稳定能力。模拟测角仪1与跟踪装置2均固定于模拟控制箱3之上。

综上，本实用新型的有益效果是：采用嵌入式计算机12产生虚拟三维环境、弹点和目标，虚拟画面通过光学系统11直接呈现在训练人员眼前，不受外界环境的干扰，无需大屏幕，且高度还原实战瞄准过程，设备体积小，携带方便；设备外形与操作方式与真实武器类似，训练效果更好。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种光学瞄准训练装置，其特征在于，包括：

用于提供虚拟三维环境、弹点和目标的模拟测角仪，

用于模拟真实瞄准动作的跟踪装置；以及

用于提供电压转换和线路转接的模拟控制箱；

所述模拟测角仪包括光学系统、嵌入式计算机，以及连接所述嵌入式计算机的数据采集系统和液晶显示器，所述光学系统包括转像系统和瞄准目镜，所述液晶显示器的画面通过所述转像系统成像在所述瞄准目镜上；所述跟踪装置包括用于使所述模拟测角仪实现空间运动的动作机构和用于操作所述动作机构的操作装置，所述操作装置还包括击发单元，所述动作机构连接有动作传感器，所述动作传感器以及击发单元均连接所述数据采集系统；所述模拟控制箱设置有蓄电池。

2.根据权利要求1所述的光学瞄准训练装置，其特征在于，所述动作机构包括用于实现垂直方向运动的高低俯仰机构以及用于实现水平方向运动的回转机构。

3.根据权利要求2所述的光学瞄准训练装置，其特征在于，所述回转机构设置有阻尼装置。

4.根据权利要求1所述的光学瞄准训练装置，其特征在于，所述动作传感器包括倾角传感器和角速度传感器，所述倾角传感器和角速度传感器均连接所述数据采集系统。

5.根据权利要求4所述的光学瞄准训练装置，其特征在于，所述倾角传感器设置于模拟测角仪内。

6.根据权利要求4所述的光学瞄准训练装置，其特征在于，所述角速度传感器固定于所述动作机构内。

7.根据权利要求1所述的光学瞄准训练装置，其特征在于，所述嵌入式计算机连接有声响设备。

8.根据权利要求1所述的光学瞄准训练装置，其特征在于，所述模拟控制箱的底部连接有三脚架。

9.根据权利要求8所述的光学瞄准训练装置，其特征在于，所述三脚架的各个支脚为可伸缩结构。

10.根据权利要求1所述的光学瞄准训练装置，其特征在于，所述模拟控制箱设置有电压转换模块和与所述电压转换模块相连的线路转接模块，所述电压转换模块连接所述蓄电池。