一种基于FPGA的数字枪瞄系统

申请号 CN201611205324.4 申请日 2017-02-14 公开(公告)号 CN106767158A 公开(公告)日 2017-05-31
申请人 江苏雷华防务科技有限公司; 发明人 杨辉海; 袁健飞; 陆鹏; 刘家强; 方浩铭; 宋考洋; 郭建; 韩俊马;
摘要 本 发明 公开了一种基于FPGA的数字枪瞄系统,包括 硬件 系统和 软件 系统;硬件系统包括FPGA、光学设计、CMOS图像探测器、3D 电子 罗盘和GPS、SD卡、LCD、WIFI、KEY、电源和激光测距;软件系统包括驱动模 块 、补偿 算法 模块、格式转换模块、图像裁剪模块、图像放大模块、图像合成模块、PAL显示模块、FPGA处理模块;本发明使用nios软核为控制处理器,在降低成本的同时,进行了数字枪瞄系统的优化,简化了工作算法流程,在软件的自动控制下精确测定由于振动、射击、冲击、跌落和高低温等环境而引起的瞄准镜视轴变,易实现精准的瞄准射击,设有的WIFI可实时传送系统采集的部分数据到客户端设备,实用性强。
权利要求

1.一种基于FPGA的数字枪瞄系统,其特征在于:包括硬件系统和软件系统;所述硬件系统包括FPGA、光学设计、CMOS图像探测器、3D电子罗盘和GPS、SD卡、LCD、WIFI、KEY、电源和激光测距;所述FPGA用于整个系统的核心控制元器件,负责采集和处理CMOS图像探测器、3D电子罗盘、GPS、传送过来的信息及控制这些部件的工作,并接收KEY发来的指令完成对其他部件的控制,最终叠加成LCD能够识别的图像信号,并传送给LCD;所述光学设计用于完成对自然光的采集,并传送给CMOS图像探测器;所述CMOS图像探测器用于接受光学设计传送过来的光信号,并转换为FPGA能够识别和处理的数字信号;所述3D电子罗盘和GPS分别负责对指北和实时位置经纬度信息的测定;所述SD卡负责对部分需要保留的图片的存储;所述LCD负责接受FPGA传送过来的图像信息的显示;所述WIFI负责传送系统采集的部分数据到客户端设备;所述KEY用于完成用户对系统的操作;所述电源完成对整个系统的供电;所述激光测距负责设备到瞄准目标之前距离的测定;
所述软件系统包括驱动模、补偿算法模块、格式转换模块、图像裁剪模块、图像放大模块、图像合成模块、PAL显示模块、FPGA处理模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的数字枪瞄系统,其特征在于:所述FPGA对整个系统的控制流程为:
a.启动系统后,所述FPGA会接受到CMOS图像探测器传来的数字图像信号;
b.在打开所述3D电子罗盘和GPS、激光测距后,所述FPGA会接受这些设备传来的数字信号,并处理这些设备传来的数字信号,并最终叠加成所述LCD能够识别的图像信号,并传送给LCD;
c.在打开WIFI和启动SD卡保存后,所述FPGA会控制WIFI的工作和对SD卡的读写。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的数字枪瞄系统,其特征在于:所述软件系统采用nios软核处理器为控制处理器。
4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的数字枪瞄系统,其特征在于:所述软件系统的控制流程为:
a.所述nios软核处理器为驱动模块配置驱动参数,所述驱动模块视频数据流输出至所述补偿算法模块;
b.所述补偿算法模块接收视频数据流,并接收nios软核处理器配置的补偿参数,输出补偿处理后的视频数据流;
c.所述格式转换模块接收补偿处理后的视频数据流,生成VIP视频流格式并输出至所述图像剪裁模块;
d.所述图像剪裁模块接收生成VIP视频流格式,并接收nios软核处理器配置的裁剪参数,将裁剪后的视频流输送至图像放大模块;
e.所述图像放大模块接收裁剪后的视频流,放大处理后输出至图像合成模块;
f.所述菜单生成模块接收nios软核处理器分配的菜单生产参数,输出包含透明度信息的菜单视频流;
g.所述图像合成模块接收图像和菜单视频流输入,并输出合成后的视频数据流;
h.所述PAL显示模块接收合成后的视频数据流,输送至所述LCD,完成成像。

说明书全文

一种基于FPGA的数字枪瞄系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种数字枪瞄系统,特别涉及一种基于FPGA的数字枪瞄系统。

背景技术

[0002] 目前在进行射击时,枪瞄准器需要人工根据射击目标的距离、当时当地的气象条件、枪支子弹不一样等多种因素影响,需对枪瞄准器进行弹道补偿调整。因为子弹被射出时是类似抛物线运动体,受到重空气阻力的综合影响,飞出了很复杂的轨迹。包含一次方、二次方和三次方的变量是很难用数学公式通过计算机完成伺服控制,采用传统的人力观测、手动调整标尺对枪瞄准器进行弹道补偿调整,精度不高,不容易实现精准的瞄准射击。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题:本发明的目的在于解决现有技术中的不足,提供一种基于FPGA的数字枪瞄系统,以解决目前人力观测、手动调整标尺对枪瞄准器进行弹道补偿调整所存在的精度不高,不容易实现精准的瞄准射击的问题。
[0004] 本发明的技术方案:本发明所述的一种基于FPGA的数字枪瞄系统,包括硬件系统和软件系统;所述硬件系统包括FPGA、光学设计、CMOS图像探测器、3D电子罗盘和GPS、SD卡、LCD、WIFI、KEY、电源和激光测距;所述FPGA用于整个系统的核心控制元器件,负责采集和处理CMOS图像探测器、3D电子罗盘、GPS、传送过来的信息及控制这些部件的工作,并接收KEY发来的指令完成对其他部件的控制,最终叠加成LCD能够识别的图像信号,并传送给LCD;所述光学设计用于完成对自然光的采集,并传送给CMOS图像探测器;所述CMOS图像探测器用于接受光学设计传送过来的光信号,并转换为FPGA能够识别和处理的数字信号;所述3D电子罗盘和GPS分别负责对指北和实时位置经纬度信息的测定;所述SD卡负责对部分需要保留的图片的存储;所述LCD负责接受FPGA传送过来的图像信息的显示;所述WIFI负责传送系统采集的部分数据到客户端设备;所述KEY用于完成用户对系统的操作;所述电源完成对整个系统的供电;所述激光测距负责设备到瞄准目标之前距离的测定;
[0005] 所述软件系统包括驱动模、补偿算法模块、格式转换模块、图像裁剪模块、图像放大模块、图像合成模块、PAL显示模块、FPGA处理模块。
[0006] 进一步的,FPGA对整个系统的控制流程为:
[0007] a.启动系统后,所述FPGA会接受到CMOS图像探测器传来的数字图像信号;
[0008] b.在打开所述3D电子罗盘和GPS、激光测距后,所述FPGA会接受这些设备传来的数字信号,并处理这些设备传来的数字信号,并最终叠加成所述LCD能够识别的图像信号,并传送给LCD;
[0009] c.在打开WIFI和启动SD卡保存后,所述FPGA会控制WIFI的工作和对SD卡的读写。
[0010] 进一步的,所述软件系统采用nios软核处理器为控制处理器。
[0011] 进一步的,所述软件系统的控制流程为:
[0012] a.所述nios软核处理器为驱动模块配置驱动参数,所述驱动模块视频数据流输出至所述补偿算法模块;
[0013] b.所述补偿算法模块接收视频数据流,并接收nios软核处理器配置的补偿参数,输出补偿处理后的视频数据流;
[0014] c.所述格式转换模块接收补偿处理后的视频数据流,生成VIP视频流格式并输出至所述图像剪裁模块;
[0015] d.所述图像剪裁模块接收生成VIP视频流格式,并接收nios软核处理器配置的裁剪参数,将裁剪后的视频流输送至图像放大模块;
[0016] e.所述图像放大模块接收裁剪后的视频流,放大处理后输出至图像合成模块;
[0017] f.所述菜单生成模块接收nios软核处理器分配的菜单生产参数,输出包含透明度信息的菜单视频流;
[0018] g.所述图像合成模块接收图像和菜单视频流输入,并输出合成后的视频数据流;
[0019] h.所述PAL显示模块接收合成后的视频数据流,输送至所述LCD,完成成像。
[0020] 本发明与现有技术相比的有益效果:本发明使用nios软核为控制处理器,在降低成本的同时,进行了数字枪瞄系统的优化,简化了工作算法流程,在软件的自动控制下精确测定由于振动、射击、冲击、跌落和高低温等环境而引起的瞄准镜视轴变,易实现精准的瞄准射击,设有的WIFI可实时传送系统采集的部分数据到客户端设备,实用性强。附图说明
[0021] 图1为本发明软件系统算法总流程图
[0022] 图2为本发明硬件系统结构框图

具体实施方式

[0023] 为了加深本发明的理解,下面我们将结合附图对本发明作进一步详述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
[0024] 如图1-图2示出了本发明一种基于FPGA的数字枪瞄系统的实施方式,包括硬件系统和软件系统;硬件系统包括FPGA、光学设计、CMOS图像探测器、3D电子罗盘和GPS、SD卡、LCD、WIFI、KEY、电源和激光测距;FPGA用于整个系统的核心控制元器件,负责采集和处理CMOS图像探测器、3D电子罗盘、GPS、传送过来的信息及控制这些部件的工作,并接收KEY发来的指令完成对其他部件的控制,最终叠加成LCD能够识别的图像信号,并传送给LCD;光学设计用于完成对自然光的采集,并传送给CMOS图像探测器;CMOS图像探测器用于接受光学设计传送过来的光信号,并转换为FPGA能够识别和处理的数字信号;3D电子罗盘和GPS分别负责对指北和实时位置经纬度信息的测定;SD卡负责对部分需要保留的图片的存储;LCD负责接受FPGA传送过来的图像信息的显示;WIFI负责传送系统采集的部分数据到客户端设备;KEY用于完成用户对系统的操作;电源完成对整个系统的供电;激光测距负责设备到瞄准目标之前距离的测定;
[0025] 软件系统包括驱动模块、补偿算法模块、格式转换模块、图像裁剪模块、图像放大模块、图像合成模块、PAL显示模块、FPGA处理模块。
[0026] 进一步的,FPGA对整个系统的控制流程为:
[0027] a.启动系统后,FPGA会接受到CMOS图像探测器传来的数字图像信号;
[0028] b.在打开3D电子罗盘和GPS、激光测距后,FPGA会接受这些设备传来的数字信号,并处理这些设备传来的数字信号,并最终叠加成LCD能够识别的图像信号,并传送给LCD;
[0029] c.在打开WIFI和启动SD卡保存后,FPGA会控制WIFI的工作和对SD卡的读写。
[0030] 在本实施例中,软件系统采用nios软核处理器100为控制处理器。
[0031] 在本实施例中,软件系统的控制流程为:
[0032] a.nios软核处理器100为驱动模块101配置驱动参数,驱动模块101视频数据流输出至补偿算法模块102;
[0033] b.补偿算法模块102接收视频数据流,并接收nios软核处理器配置100的补偿参数,输出补偿处理后的视频数据流;
[0034] c.格式转换模块103接收补偿处理后的视频数据流,生成VIP视频流格式并输出至图像剪裁模块;
[0035] d.图像剪裁模块104接收生成VIP视频流格式,并接收nios软核处理器100配置的裁剪参数,将裁剪后的视频流输送至图像放大模块105;
[0036] e.图像放大模块105接收裁剪后的视频流,放大处理后输出至图像合成模块107;
[0037] f.菜单生成模块106接收nios软核处理器100分配的菜单生产参数,输出包含透明度信息的菜单视频流;
[0038] g.图像合成模块107接收图像和菜单视频流输入,并输出合成后的视频数据流传递至PAL显示模块108;
[0039] h.PAL显示模块108接收合成后的视频数据流,输送至LCD,完成成像。
[0040] 上述具体实施方式,仅为说明本发明的技术构思和结构特征,目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施,但以上内容并不限制本发明的保护范围,凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰,均应落入本发明的保护范围之内。
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