CN214751466U - 舰船远射程火炮控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种舰船远射程火炮控制装置，包括：综合处理机、导航雷达、光电设备、接口转换箱和火炮随动组件；导航雷达与综合处理机连接，火炮随动组件的击发换舷端口与综合处理机连接，光电设备与综合处理机相连，接口转换箱连接火炮随动组件；综合处理机包括多个I/O端口，导航雷达、光电设备和接口转换箱通过不同的I/O端口与综合处理机相连。本实用新型从实战出发，结构简单、适应性好，具有远火炮射程和高命中率。

Description

舰船远射程火炮控制装置

技术领域

本实用新型涉及舰船火炮设备技术领域，特别地，涉及一种舰船远射程火炮控制装置。

背景技术

未来作战对火炮射程、精度提出更高技术要求。目前已有的火炮结构复杂，不适用舰船武器装备。对于舰船武器装备，迫切要求研究制作使用灵活、结构简单、机动性好的舰船火炮控制装置，具有远射程和高命中率。

经过检索，专利文献CN212229180U公开了一种布雷用组合导航控制系统，设置在布雷船上，包括布雷控制台，所述布雷控制台包括加固计算机和与加固计算机连接的加固显示器、键盘，所述加固计算机分别与罗经、计程仪、卫星信号接收装置、驾驶台、水雷发射控制台连接。加固计算机中设有海图信息模块、水雷信息库、布雷计算模块、传感器数据处理模块。该现有技术是应用于布雷的，对于舰船火炮控制的精度达不到。

因此，亟需研发设计一种制作使用灵活、结构简单、机动性好火炮控制装置，具有远火炮射程和高命中率。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种舰船远射程火炮控制装置。

根据本实用新型提供的一种舰船远射程火炮控制装置，包括：综合处理机、导航雷达、光电设备、接口转换箱和火炮随动组件；导航雷达与综合处理机连接，火炮随动组件的击发换舷端口与综合处理机连接，光电设备与综合处理机相连，接口转换箱连接火炮随动组件；综合处理机包括多个I/O端口，导航雷达、光电设备和接口转换箱通过不同的I/O端口与综合处理机相连。

优选地，导航雷达包括采集器，采集器与综合处理机相连用于完成信号预处理。

优选地，导航雷达采用CL系列ARPA型号，包括S波段雷达单元和X波段雷达单元。

优选地，综合处理机采用LMC101型综合处理机设备，包括双CPU主板，双CPU主板上连接有两个CPU、显示卡、多路串口发送接收卡以及多路模拟数字输入输出卡。

优选地，光电设备包括光学透雾和高分辨率日夜两用镜头、热像仪以及激光测距仪，用于实时显示舰船周边设定海域内的海上和空中目标。

优选地，接口转换箱包括接口转换单元以及分别与接口转换单元连接的电源接口、火炮接口、火炮状态接口和火炮架位接口。

优选地，接口转换单元包括输入接口转换单元和输出接口转换单元，输入接口转换单元连接综合处理机(1)的输入端，输出接口转换单元连接综合处理机的输出端。

优选地，输入接口转换单元和输出接口转换单元采用FPGA核心处理器。

优选地，接口转换单元通过数据总线和接口转换箱中的异步串行通讯模块与综合处理机、火炮随动组件相连接。

优选地，还包括扩展的辅助设备，通过接口转换箱中的扩展口与综合处理机相连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型从实战出发，使用灵活、结构简单、机动性好。

2、本实用新型采用综合处理机，配备导航雷达和光学设备，能够提高命中率。

3、本实用新型结构合理，功能全面，效果明显，有效地提高了火炮射程、命中率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型中舰船远射程火炮控制装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型中舰船远射程火炮控制装置的接口信息图；

图3为本实用新型中的舰船远射程火炮控制装置的原理示意图。

图中：

综合处理机1；导航雷达2；光电设备3；接口转换箱4；火炮随动组件5。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1-图3所示，本实用新型提供了一种舰船远射程火炮控制装置，包括综合处理机1、导航雷达2、光电设备3、接口转换箱4和火炮随动组件5，综合处理机设备包括多个I/O端口，导航雷达1、光电设备3以及接口转换箱4分别连接综合处理机设备1的I/O端口，接口转换箱4连接火炮随动组件5。

导航雷达2主要用于主动地搜索目标，作为主要检测输入设备。在本实施例中，导航雷达2包括S波段雷达单元以及X波段雷达单元，将两者的优点集于一身，增强探测跟踪能力。给光电设备提供目标指示，控制光电设备观测目标。当舰船下达射击命令时，综合处理机设备即可分配射击通道，解算射击诸元，控制进行对海射击，光学设备3观测射击效果。

综合处理机1采用LMC101型，包括双CPU主板，双CPU主板上连接有两个CPU、显示卡、多路串口发送接收卡以及多路模拟数字输入输出卡。本实施例中采用Asus双CPU主板，2个至强E5-2699的CPU，具备44个物理核、88个逻辑核，主板上插入高清显示卡(AsusGTX1080)、8路串口发送接收卡、多路模拟数字输入输出卡，并在结构上进行加固。

光电设备3包括光学透雾和高分辨率日夜两用镜头、热像仪、激光测距仪，用于实时显示舰船周边一定海域内的海上和空中目标，作为感知反馈环节，辅助完成搜索目标，对雷达目标进行修正，作为观察火炮打击效果，完成观察、监视，存储光电设备实时摄入舰船周边一定海域内的海上和空中目标图像信息存储，以便于选择显示光电设备实时摄入图像信息进行观察，进行取证和回放。

光学透雾和高分辨率日夜两用D60x12.5镜头，充分运用了特殊光学镜片的制造、研磨和提升光通量的EBC宽带多层镀膜技术、支撑镜体内装配的十多片镜片组准确且平滑移动的TRI-CAM-INNERCAM方式精密加工技术、准确且能任意对马达进行控制的软件技术；基于雄迈IMX291的超低照度CCD，感应光能力强。焦距(fmm)12.5-750mm 25～1500mm(2x))，光圈(F)F3.8-T3000(2X)，视角(水平)28°43'-0°29'最小物距(M)5，后焦距(mm)53.23，滤光镜直径(MxP)，M107x1，外形尺寸(直径x高x深mm)137x154x354，重量(g)5100，特征，视频/伺服自动光圈，带滤光镜，预置、日夜，近红外线波长选择850mm,880mm,950mm，操作方式变焦电动，聚焦电动光圈自动(VIDEO驱动)或遥控。

激光测距仪：采用莱赛LS206高精度激光测距仪，与光学综合控制模块相连，进行测距控制和数据传输。技术规格：测量范围：30～5000m；测距误差：±0.5m；温度范围：-10℃～+50℃；工作频率：1/6～1/3HZ；数据发送：RS232,2400,8,N,2；光源：YAG激光器。

热像仪：采用UA640+75mm镜头，UA640A探测器。

红外分辨率(像素)640*480；焦距35mm/75mm/100mm/150mm；调焦电动调焦/手动调焦/自调焦功能；通讯方式RS232；波特率115200；对外接口；调焦接口FPC-1.25-04B-D标准接口；镜头接口M45(螺纹接口)；功能接口50pin数据接口；POWER USB供电DC3-5V USB标准；模拟视频PAL制(50Hz)/NTSC制(60Hz)；数字视频X16/Y16/Y8可选(默认Y8输出)。

相机输出和热像仪输出模拟输出视频信号后，采用海康视频转换器DS6701HW，数字化红外CCD视频，转换成网络视频，DS6701HW视频转换器优势在同时支持多种网络协议，网络功能强大，便于网络传输。

接口转换单元包括输入接口转换单元以及输出接口转换单元；输入接口转换单元连接综合处理机设备的输入端，包括轴角输入模块和电平转换模块；输出接口转换单元连接综合处理机设备的输出端，包括轴角输出模块和直流顺馈模块。

接口转换单元通过数据总线与异步串行通设备在综合处理机1与火炮随动组件5之间通信连接。输入接口转换单元以及输出接口转换单元采用FPGA作为核心处理器，通过数据总线与接口转换箱4中的异步串行通讯模块为综合处理机1与火炮随动组件5相连接。

火炮随动组件5包括交流电机、水平方向和高低方向伺服驱动器、角度限制器、光电藕合和电源滤波。符合中华人民共和国国家军用标准GJB 4107-2000。交流电机满足驱动火炮功率要求，交流电机采用空间矢量SPWM(正弦脉宽调制)技术调速。水平方向和高低方向伺服驱动器连接交流电机，按指令信号控制火炮在水平方向和高低方向运动。角度限制器在火炮随动系统中为火炮极限角限定位置，是一种安全保护装置，电机通过减速齿轮连接火炮。为了消除齿轮传动对精度性能的影响，本发明采用双齿轮反力矩方向弹簧连结的方法消除齿隙。这种方法的实质是使传动系统在启动和换向的过程中，减速机构的输出齿轮分别贴紧在主轴大齿轮相反的啮合面上，使主轴大齿轮受到偏置力矩，不能在齿隙中来回摆动，从而达到消除齿轮间隙的目的，提高传动性能。

光电藕合、电源滤波提高对其它用电设备的电磁兼容(EMC)，另外，光电藕合通过光电转换实现强/弱电隔离。

这些措施保证了系统跟踪的快速性、稳定性，而且跟踪精度有了很大提高。

基于本实用新型的硬件平台，有助于实现输入接口转换单元将接口转换单元输入总线上的轴角及电平信号封装成异步串行通讯报文，发送给综合处理机1；输出接口转换单元在接收到综合处理机1发送来的异步串行报文后，将报文解析分解成各输出通道的轴角数字量信号，通过输出总线分配到各接口。

本实用新型还配备配电箱、面板换舷旋钮和功能旋钮、命令按钮，分别连接综合处理备1。配电箱接供电电源，面板换舷旋钮在综合处理机1的面板上，便于控制设备选择控制左/右舷炮。

配电箱等外部接口关系如下表。

本实用新型的优选例，作进一步说明。

基于上述实施例，本实用新型还包括扩展的辅助设备，通过接口转换箱(4)中的扩展口与所述综合处理机1相连接，罗经、GPS、AIS等可作为扩展的辅助设备。

火炮控制装置为更好适应实战要求，需要保持良好战斗状态，火炮控制装置功能上设计有二种操纵方式和三种工作模式。

控制装置操纵方式可工作在手动和自动方式：

手动方式，是一个控制系统基本操纵方式，在战场的恶劣环境下失电，或紧急应对不同近距离上突然出现的目标，手动方式采用瞄准镜的测距方法，直接瞄准，然后对目标实施射击。

自动方式，采用火炮控制装置方法，计算机综合处理机的控制技术采用直接计算机数字控制技术，提供目标指示、进行解算，综合处理计算机接收并处理导航雷达视频信号，对目标进行自动检测跟踪，提取目标位置信息，计算目标运动参数，为光电设备提供目标指示，解算对海目标射击诸元，完成对海目标射击。

控制装置工作模式有：战斗模式、检查模式、并设计有取证与回放模式，供查看之用。

火炮控制装置常备在战斗模式，综合处理机设备接收导航雷达提供的雷达视频和导航设备提供的本舰导航信息，处理和解算目标位置信息和运动参数，给光电设备提供目标指示，控制光电设备观测目标。当舰指下达射击命令时，综合处理机设备分配射击通道，解算射击诸元，控制进行对海射击，光学设备观测射击效果，图像信息存储，以便于选择显示光电设备实时摄入图像信息进行观察，进行取证和回放。更重要是作为感知反馈环节，观察在一定海域内的海上和空中目标，辅助完成搜索目标。

火炮控制装置保养维护时，借助于检查模式进行自检，检查模式操作分为输入、输出检查、零飞检查，并可用舰船火炮擦膛机对火炮擦膛保养维护，火炮擦膛机采用本公司的JPC-130/D火炮擦膛机。

输入检查操作，主要对输入雷达信息和导航信息进行检查，输出检查操作，检查输出到炮位的模拟角度信息(DSC输出)的准确性。

零飞检查将弹丸飞行时间置零，计算出诸元，检查诸元解算的正确性。是一种用于火炮武器系统瞄准精度的检查。

先进的火控系统动态性能指标是射击试验前需要检查和考核的主要试验项目，在诸多的性能考核中，火控系统的动态跟踪瞄准误差是较为重要的参数之一，所谓动态跟踪瞄准误差是指，当火炮系统在进行动态跟踪时，设定弹丸飞行时间为零，即在不带提前量的条件下(即零飞工作方式下)，火炮身管的轴线应直接指向目标，但由于火炮目标测定器，计算机解算、火炮随动系统等环节的影响，火炮身管的轴线与目标存在偏差，该项误差即为动态跟踪误差。

零飞即为实现该项误差的测试，该测量系统由光电设备(包括境头、数字CCD、消杂光光阑，机械外壳组成)、图像处理系统和控制计算机构成，测试过程中，测量头固定在炮管或发射架上。实时记录武器系统跟踪动态目标的视频信号，对视频信号进行处理，解算出系统的瞄准误差，测试结果提供作为系统战技指标的依据。

取证与回放检查，取证方式下，存储光电设备实时摄入舰船周边一定海域内的海上和空中目标图像信息存储，回放方式下，选择显示光电设备实时摄入图像信息进行观察。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本专利提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本专利提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本专利提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

[附录]

中华人民共和国国家军用标准

FL 1260GJB 4107-2000

4.2系统组成

4.2.1系统由位置误差检测装置，信号变换与放大装置、校正装置、执行机构，辅助控制装置等五大部分组成。

4.2.2计算机控制随动系统的组成主要包括：计算机控制器及接口、软件、功率放大器。执行机构，检测装置，辅助控制装置等。

4.3系统任务

4.3.1高炮随动系统：用T驱动高炮进行高低，方位运动.保证高炮完成作战任务。

4.3.2舰炮随动系统：用于驱动舰炮进行高低、方位运动，保证舰炮作战任务的完成：

4.3.3航炮随动系统：用于驱动航炮进行俯仰、方位运动，保证作战任务的完成。

4,3,4其他火炮随动系统；用于驱动相应火炮进行高低、方位运动

摧毁地面目标的作战任务。

4.4系统总体能力

4,4,1快速性

系统必须战斗准备快，调转快，跟踪稳定，保证火炮能及时开火射击。系统结构及其尺寸、

重量与携带方式应确保火炮的机动性要求。

4.4.2准确性

系统的精度应满足火控总体精度要求，保证达到要求的射击命中率。

4.4.3电磁环境适应性

系统应只备反电磁于扰、反辐射摧毁的能力。对地面.舰艇，战机电磁环境，各类系统必须具备电磁兼容性，系统在电磁环境中应能按设计要求正常工作；系统应限制自身发出的电磁噪

声使之不影响其他系统或设备的正常工作。

4.4.4战场生存能力

系统应采用模块化结构，具有故障诊断和快速排除能力。具有良好的防护性、抗毁性。

Claims (10)

1.一种舰船远射程火炮控制装置，其特征在于，包括：综合处理机(1)、导航雷达(2)、光电设备(3)、接口转换箱(4)和火炮随动组件(5)；

所述导航雷达(2)与所述综合处理机(1)连接，所述火炮随动组件(5)的击发换舷端口与所述综合处理机(1)连接，所述光电设备(3)与所述综合处理机(1)相连，所述接口转换箱(4)连接所述火炮随动组件(5)；

所述综合处理机(1)包括多个I/O端口，所述导航雷达(2)、光电设备(3)和接口转换箱(4)通过不同的I/O端口与所述综合处理机(1)相连。

2.根据权利要求1所述的舰船远射程火炮控制装置，其特征在于，所述导航雷达(2)包括采集器，所述采集器与所述综合处理机(1)相连。

3.根据权利要求1所述的舰船远射程火炮控制装置，其特征在于，所述导航雷达(2)采用CL系列ARPA型号，包括S波段雷达单元和X波段雷达单元。

4.根据权利要求1所述的舰船远射程火炮控制装置，其特征在于，所述综合处理机(1)采用LMC101型综合处理机设备，包括双CPU主板，双CPU主板上连接有两个CPU、显示卡、多路串口发送接收卡以及多路模拟数字输入输出卡。

5.根据权利要求1所述的舰船远射程火炮控制装置，其特征在于，所述光电设备(3)包括光学透雾和高分辨率日夜两用镜头、热像仪以及激光测距仪。

6.根据权利要求1所述的舰船远射程火炮控制装置，其特征在于，所述接口转换箱(4)包括接口转换单元以及分别与接口转换单元连接的电源接口、火炮接口、火炮状态接口和火炮架位接口。

7.根据权利要求6所述的舰船远射程火炮控制装置，其特征在于，所述接口转换单元包括输入接口转换单元和输出接口转换单元，所述输入接口转换单元连接所述综合处理机(1)的输入端，所述输出接口转换单元连接所述综合处理机(1)的输出端。

8.根据权利要求7所述的舰船远射程火炮控制装置，其特征在于，所述输入接口转换单元和输出接口转换单元采用FPGA核心处理器。

9.根据权利要求6所述的舰船远射程火炮控制装置，其特征在于，所述接口转换单元通过数据总线和接口转换箱(4)中的异步串行通讯模块与所述综合处理机(1)、火炮随动组件(5)相连接。

10.根据权利要求1所述的舰船远射程火炮控制装置，其特征在于，还包括扩展的辅助设备，通过接口转换箱(4)中的扩展口与所述综合处理机(1)相连接。

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