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一种精确激光对抗训练装置

阅读:1045发布:2020-05-29

专利汇可以提供一种精确激光对抗训练装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种精确激光对抗训练装置,所述对抗训练装置设置在作战车辆上,所述激光对抗训练装置包括激光收发射机及接收终端,激光收发射机由激光发射镜筒、激光接收镜筒、壳体和夹具组成,接收终端包括 箱体 、处理 电路 模 块 、反射棱镜、激光接收 探头 、卫星 定位 模块和车体指向 传感器 ,本实用新型同时公开了该训练装置的训练方法。本实用新型设置反射棱镜将激光 信号 予以反射,直观的反应了目标方作战车辆的相对 位置 ,经过射击方车辆编码 解码器 的再加工,令命中数据精确度大大提高,克服了 现有技术 中命中部位判断精确度低的问题;同时本实用新型采用发散 角 较大的 激光束 进行射击,相应的目标方作战车辆上设置的探头对应减少,其成本得到有效控制。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利,下面是一种精确激光对抗训练装置专利的具体信息内容。

1.一种精确激光对抗训练装置,所述对抗训练装置设置在作战车辆上,其特征在于:所述激光对抗训练装置包括激光收发射机及接收终端,激光收发射机设置在作战车辆的炮管上,所述接收终端设置在作战车辆的车身上,所述激光收发射机由激光发射镜筒、激光接收镜筒、壳体和夹具组成,激光发射镜筒与激光接收镜筒设置在壳体内形成的包容空间内且激光发射镜筒和激光接收镜筒的轴线相互平行设置,在壳体的下侧固定设置夹具;
所述接收终端包括箱体、处理电路、反射棱镜、激光接收探头、卫星定位模块和车体指向传感器,所述箱体内设置卫星定位模块、车体指向传感器、处理电路模块,激光接收探头设置在箱体外侧,所述反射棱镜紧靠激光接收探头设置。
2.根据权利要求1所述的对抗训练装置,其特征在于:所述的激光接收探头与反射棱镜设置多组,在箱体顶部设置立柱,所述的激光接收探头与反射棱镜围绕立柱侧面设置,所述激光探头与反射棱镜将立柱侧面完全围绕。
3.根据权利要求1所述的对抗训练装置,其特征在于:激光收发射机还包括编码解码器,所述编码解码器与激光发射镜筒与激光接收镜筒电连接。

说明书全文

一种精确激光对抗训练装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种模拟对抗装置,具体的说,是一种激光对战模拟对抗训练装置。

背景技术

[0002] 现如今常规对抗训练中逐步推广激光模拟对抗训练,使用模拟对抗可以有效的减少在实弹对抗中由于意外造成的人员伤亡,且采用模拟对抗其数据获取简易,无需人工进行核对,其准确度也较好。在坦克模拟对战中一般采用激光对抗交战,即交战双方的坦克车辆上都安装了激光发射和接收装置,在炮管上安装有激光发射机,车体上安装有一组激光接收探头,或在车体上安装多个探头,形成激光接收阵列。当射击方进行火炮发射时,炮管上的激光发射机即可发射一束激光,模拟炮弹的射击。激光束若是照射到目标,目标的探头相应接收到激光,则表示被目标被命中。若是探头组中的若干方向或几个部位的探头有信号,则可大致计算出命中的部位。如果需要获得高精度的命中位置,应发射极细的激光束,并在坦克车身四周布满高密度的探头阵列,但这样的方法显然成本很高、难以进行安装使用。
[0003] 随着对实战化训练对交战效果的逼真度和毁伤的准确度要求的不断提高,原先的粗略的命中精确度已经不能满足需求,迫切需要一种能够实现高精度的激光对抗训练装置。发明内容
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种精度高、造价低、便于日常维护的激光对抗训练装置。
[0005] 本实用新型采用如下技术手段加以实现:一种精确激光对抗训练装置,所述对抗训练装置设置在作战车辆上,所述激光对抗训练装置包括激光收发射机及接收终端,激光收发射机设置在作战车辆的炮管上,所述接收终端设置在作战车辆的车身上,所述激光收发射机由激光发射镜筒、激光接收镜筒、壳体和夹具组成,激光发射镜筒与激光接收镜筒设置在壳体内形成的包容空间内且激光发射镜筒和激光接收镜筒的轴线相互平行设置,在壳体的下侧固定设置夹具;
[0006] 所述接收终端包括箱体、处理电路、反射棱镜、激光接收探头、卫星定位模块和车体指向传感器,所述箱体内设置卫星定位模块、车体指向传感器、处理电路模块,激光接收探头设置在箱体外侧,所述反射棱镜紧靠激光接收探头设置。
[0007] 所述的激光接收探头与反射棱镜设置多组,在箱体顶部设置立柱,所述的激光接收探头与反射棱镜围绕立柱侧面设置,所述激光探头与反射棱镜将立柱侧面完全围绕。
[0008] 激光收发射机还包括编码解码器,所述编码解码器与激光发射镜筒与激光接收镜筒电连接。
[0009] 本实用新型与现有技术相比较,其设置反射棱镜将激光信号予以反射,直观的反应了目标方作战车辆的相对位置,经过射击方车辆编码解码器的再加工,令命中数据精确度大大提高,克服了现有技术中命中部位判断精确度低的问题;同时本实用新型采用发散较大的激光束进行射击,相应的目标方作战车辆上设置的探头对应减少,其成本得到有效控制。附图说明
[0010] 图1为本实用新型的交战双方配置状态示意图。
[0011] 图2为本实用新型的激光收发射机示意图。
[0012] 图3为本实用新型接收终端示意图。
[0013] 图4为本实用新型训练方法流程图
[0014] 图5为直射平面状态计算命中点原理示意图。
[0015] 图6为大地坐标系下相对关系示意图。
[0016] 图7为任意空间位置射击状态示意图。
[0017] 图8为接收镜筒内部构成示意图。
[0018] 其中:1-激光收发射机、2-接收终端、3-激光发射镜筒、4-激光接收镜筒、5-壳体、6-夹具、7-激光控制模块、8-处理电路模块、9-反射棱镜、10-激光接收探头、11-卫星定位模块、12-车体指向传感器、13-箱体、14-侧面环扣、15-底部磁吸、16-二维光电传感器、17-成像镜头。

具体实施方式

[0019] 下面结合说明书附图对本实用新型进行进一步详述:
[0020] 本实用新型涉及了一种模拟对抗装置,具体的说,是一种作战坦克模拟射击对抗装置,所述对抗装置包括了激光收发射机及接收终端,激光收发射机设置在作战坦克的炮管上,具体的说,激光收发射机设置在作战坦克炮筒的前端,其激光发射的路线与实装炮弹发射的路线保持一致,接收终端设置在作战坦克的车身上,用于接收另一辆作战坦克发射的激光,即模拟炮弹的击中信号,以此判定车体自身的毁伤情况,达到对抗训练的目的。
[0021] 具体的,所述的激光收发射机包括激光发射镜筒、激光接收镜筒、壳体和夹具,所述壳体的底部设置夹具,夹具用于将壳体与炮筒进行稳固固定,使壳体在坦克炮塔摆动时不会歪斜甚至掉落,在壳体形成的包容空间里,设置了激光发射镜筒及激光接收镜筒,激光发射镜筒的发射端与激光接收镜筒的接收端同向设置,且激光发射镜筒和激光接收镜筒的轴线相互平行设置,激光发射镜筒与激光接收镜筒可在壳体内左右设置、上下设置或者斜向设置,两者可紧挨设置,亦可留有空隙。本实用新型优选激光发射镜筒与激光接收镜筒左右紧挨设置,令壳体的宽度及高度最小化,最大化的节约制造成本。
[0022] 所述的接收终端包括箱体、处理电路模块、反射棱镜、激光接收探头、卫星定位模块和车体指向传感器,箱体内设置处理模块、卫星定位模块及车体指向传感器,在箱体顶部设置一根立柱,所述立柱为圆柱形,在立柱的侧面上,设置激光接收探头及反射棱镜,进一步的,所述的激光接收探头及反射棱镜成组设置,若干组激光接收探头及反射棱镜环绕着立柱的侧面紧密设置,这样无论从任何角度入射的激光均可被激光接收探头及反射棱镜捕获,确保了对抗训练的正常进行。
[0023] 本实用新型中,所述的反射棱镜采用角锥棱镜,该棱镜具有原向反射的特点,即反射光束和入射光束平行,任意空间方向来的入射光,反射光束表现为原路返回的特性,使用该种棱镜可以有效地将射击来的激光原路反射回去供其进行处理,且该棱镜反射损耗小,反射激光能量强度大。
[0024] 本实用新型中,还包括了编码解码器,所述编码解码器与激光发射镜筒与激光接收镜筒相连接,编码解码器将激光接收镜筒接收到的信号进行解码,再将处理后的信号进行编码后由激光发射镜筒发出。
[0025] 本实用新型在每一辆作战坦克上均设置了激光收发射机及接收终端,本实用新型以一次射击流程作为步骤说明,该流程中一辆作战坦克对另一辆作战坦克实施了一次模拟打击,施与模拟打击的作战坦克记作射击方作战车辆,承受模拟打击的作战坦克记作目标方作战车辆,其包括了如下的技术流程:
[0026] 首先,射击方作战车辆通过激光发射镜筒向目标方作战车辆发射一束激光信号,所述激光信号向着目标方作战车辆的车体发射,而后目标方作战车辆的接收终端上设置的反射棱镜将射击方作战车辆发射的一部分激光信号反射回射击方作战车辆,激光信号被激光接收镜筒所接收。
[0027] 本实用新型中,由于反射棱镜设置在立柱上,在成本的控制下其数量必然有限,若采用常规的激光,则很有可能无法被反射棱镜加以反射。因此,本实用新型所使用的激光为一束发散角较大的激光束,所述激光束能将目标和反射棱镜全部罩住。同时每个反射棱镜能对前方60°角度范围来的激光进行反射,六个棱镜组合后即可满足来自四周360°的激光反射而无缺空,如图3所示。这样可以保证立柱上至少有一个反射棱镜可被激光束完全覆盖,实现激光束的良好反射。
[0028] 本实用新型中所述的反射棱镜采用的是角锥棱镜,该棱镜具有原向反射的特点,即反射光束和入射光束平行,任意空间方向来的入射光,反射光束表现为原路返回的特性。用此棱镜可以有效地将射击方作战车辆射击来的激光反射回去,同时角锥棱镜提供足够的能量强度让远距离的激光接收镜筒能有效地进行接收处理。
[0029] 接着被激光接收镜筒接收的激光信号送入编码解码器内,编码解码器根据激光信号内含有的信息进行解码,进行测距、测角等计算,并将上述信息进行编码,利用激光发射镜筒再次发送激光信息束,所述激光信息束向着目标方作战车辆的激光接收探头发射;
[0030] 具体的,激光收发射机中的激光接收镜筒,由成像镜头和二维光电传感器组成。在远方不同位置射来的激光点,通过镜头在二维光电传感器上成像为一个小光点,二维光电传感器即能输出相对成像面中心的二维位置信息。该位置信息通过换算,即可计算出光电相对光轴的二维偏离角。同时根据激光发射的时刻及接收的时刻,判定发射方作战车辆与目标方作战车辆之间的距离。而后将上述信息进行通过解码编码器进行编码,而后重新发送至目标作战车辆。
[0031] 更具体的说,当射击时,瞄准点即光轴点O,通过测量距离和基准反射棱镜的偏角,即可计算得命中点O相对棱镜的位置dx、dy。算法如下:对远方反射光点P进行二维的测角,测量出反光点P相对光轴的两个方向夹角θx、θy,同时根据返回激光的时间差测量出射击距离L。
[0032] 因光轴位置代表瞄准点和炮弹落点,当测出θx、θy和L后,就能以反射棱镜为基准,计算出光轴点O的精确位置:
[0033] dx=θx*L
[0034] dy=θy*L。
[0035] 最后目标方作战车辆的激光接收探头接收到激光信息束后,对其进行解码,并结合自身的三维实体尺寸模型,计算出命中位置,进而计算出精确的毁伤结果。
[0036] 通常对于一种训练的武器车辆,其接收终端的安装位置是相同指定位置不变的,即固定接收终端位置,也即固定了反射棱镜的位置。因此可以通过反射棱镜为参考基准点,输入自己的三维实体模拟,以此来准确计算在射击训练时被对方“炮弹”命中的位置。
[0037] 在实际的对抗训练中,交战双方处于随机状态,此时目标车体不可能正对射击方向,因此需要将三维空间的方向姿态进行全部考虑。当建立了目标车体全三维模型、采集到车体朝向姿态、交战双方的地理坐标,即可在大地三维空间内进行综合计算,获得“炮弹”的命中位置和入射角数据。
[0038] 接收终端内包含的卫星定位模块可以将交战双方各自所处的地理位置以经纬度数据进行实时采集记录。如附图6所示:坐标系EeN为大地坐标系,N方向为正北方向0°,E为正东方向90°。以经纬度数据转换值作为坐标,射击方A为(e1,n1),目标方P为(e2,n2)。
[0039] 此时可以获得射击方向Li为:
[0040] Li=arctan((e2-e1)/(n2-n1))
[0041] 车体指向传感器可以实时输出车体的朝向。通过数据采集到车体指向数据pt值。
[0042] 弹丸的入射角r为:
[0043] r=pt–Li
[0044] 在实际的三维空间中,以反射棱镜P为原点的坐标系PXYZ,建立目标车体的实体三维模型,根据入射角r、测角和测距的数据,可以进一步计算出车体表面命中点O的位置数据。
[0045] 当得到车体命中点的位置和入射角数据后,根据射击方使用的“炮弹”弹种类型,经处理运算后,即可获得准确的目标毁伤结果。
[0046] 本实用新型中,亦可加装车身姿态传感器用来测量车身和炮塔的方向,这样在炮塔发生旋转之后,依然可以精确的进行相关命中点的计算。
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