本實(shí)用新型涉及光學(xué)系統(tǒng)操縱的仿真訓(xùn)練領(lǐng)域，具體來說，涉及一種光學(xué)瞄準(zhǔn)訓(xùn)練裝置。

背景技術(shù)：

在國內(nèi)的軍事報道中，總能看到一款反坦克導(dǎo)彈的身影。它沒有后輩們的漂亮外觀，裸露在外的彈體使得它顯得稍許簡陋，然而它卻是我國大規(guī)模列裝的第一代反坦克導(dǎo)彈，第一款投入實(shí)戰(zhàn)的反坦克導(dǎo)彈，也可能是我國現(xiàn)階段裝備數(shù)量最多的反坦克導(dǎo)彈，它就是紅箭73系列反坦克導(dǎo)彈。紅箭-73"定型以后，其改進(jìn)工作一直在進(jìn)行中。"紅箭-73"的改進(jìn)作為當(dāng)時部隊(duì)裝備重點(diǎn)改造項(xiàng)目之一，得到了軍方高度的重視，陸續(xù)研制成功了A/B/CD等數(shù)個改進(jìn)型號。

A型與原型相比，專門研制了電視測角儀和數(shù)字式地面控制箱，制導(dǎo)方式從人工手動控制轉(zhuǎn)變?yōu)榘胱詣涌刂?，使其升級為第二代反坦克?dǎo)彈。導(dǎo)彈發(fā)射后，射手無需手動操縱導(dǎo)彈飛行，只要將"十字線"壓在目標(biāo)上，導(dǎo)彈就會自動沿著瞄準(zhǔn)線飛行，提高了命中精度、降低了對射手操作熟練程度的要求。我們知道，在"紅箭-73"未改進(jìn)之前，導(dǎo)彈射手都要求經(jīng)過嚴(yán)格訓(xùn)練和挑選才能達(dá)到60％左右的命中率。改進(jìn)后的"紅箭-73A"型彈，稍加訓(xùn)練的射手基本上都能達(dá)到90％左右的命中率。

在對這類武器進(jìn)行操作訓(xùn)練的過程中，需要模擬真實(shí)的作戰(zhàn)環(huán)境，因此研制出一些專用于模擬訓(xùn)練的裝備，光學(xué)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于武器裝備，對光學(xué)系統(tǒng)操縱的訓(xùn)練直接關(guān)系到武器裝備性能的發(fā)揮。傳統(tǒng)的光學(xué)瞄準(zhǔn)訓(xùn)練裝置一般采用比較龐大的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)配合CRT顯示屏幕進(jìn)行仿真，這樣帶來一些問題：1，由于設(shè)備比較龐大，一般采用市電供電，對訓(xùn)練環(huán)境有很高的要求；2，加裝工業(yè)控制計(jì)算機(jī)后，設(shè)備外形與原設(shè)備有較大差別，操作使用方法也不相同；3，模擬圖像顯示在超大屏幕上，易受屏幕周圍光強(qiáng)等因素影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種光學(xué)瞄準(zhǔn)訓(xùn)練裝置，以解決上述問題。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案可以通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：

一種光學(xué)瞄準(zhǔn)訓(xùn)練裝置，包括：

用于提供虛擬三維環(huán)境、彈點(diǎn)和目標(biāo)的模擬測角儀，

用于模擬真實(shí)瞄準(zhǔn)動作的跟蹤裝置；以及

用于提供電壓轉(zhuǎn)換和線路轉(zhuǎn)接的模擬控制箱；

所述模擬測角儀包括光學(xué)系統(tǒng)、嵌入式計(jì)算機(jī)，以及連接所述嵌入式計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和液晶顯示器，所述光學(xué)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)像系統(tǒng)和瞄準(zhǔn)目鏡，所述液晶顯示器的畫面通過所述轉(zhuǎn)像系統(tǒng)成像在所述瞄準(zhǔn)目鏡上；所述跟蹤裝置包括用于使所述模擬測角儀實(shí)現(xiàn)空間運(yùn)動的動作機(jī)構(gòu)和用于操作所述動作機(jī)構(gòu)的操作裝置，所述操作裝置還包括擊發(fā)單元，所述動作機(jī)構(gòu)連接有動作傳感器，所述動作傳感器以及擊發(fā)單元均連接所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述模擬控制箱設(shè)置有蓄電池。

優(yōu)選地，所述動作機(jī)構(gòu)包括用于實(shí)現(xiàn)垂直方向運(yùn)動的高低俯仰機(jī)構(gòu)以及用于實(shí)現(xiàn)水平方向運(yùn)動的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置有阻尼裝置。

優(yōu)選地，所述動作傳感器包括傾角傳感器和角速度傳感器，所述傾角傳感器和角速度傳感器均連接所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述傾角傳感器設(shè)置于模擬測角儀內(nèi)。

優(yōu)選地，所述角速度傳感器固定于所述動作機(jī)構(gòu)內(nèi)。

優(yōu)選地，所述嵌入式計(jì)算機(jī)連接有聲響設(shè)備。

優(yōu)選地，所述模擬控制箱的底部連接有三腳架。

優(yōu)選地，所述三腳架的各個支腳為可伸縮結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述模擬控制箱設(shè)置有電壓轉(zhuǎn)換模塊和與所述電壓轉(zhuǎn)換模塊相連的線路轉(zhuǎn)接模塊，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊連接所述蓄電池。

本實(shí)用新型的有益效果是：采用嵌入式計(jì)算機(jī)產(chǎn)生虛擬三維環(huán)境、彈點(diǎn)和目標(biāo)，虛擬畫面通過光學(xué)系統(tǒng)直接呈現(xiàn)在訓(xùn)練人員眼前，不受外界環(huán)境的干擾，無需大屏幕，且高度還原實(shí)戰(zhàn)瞄準(zhǔn)過程，設(shè)備體積小，攜帶方便；設(shè)備外形與操作方式與真實(shí)武器類似，訓(xùn)練效果更好。

附圖說明

利用附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對本實(shí)用新型的任何限制。

圖1是本實(shí)用新型一種光學(xué)瞄準(zhǔn)訓(xùn)練裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本實(shí)用新型一種光學(xué)瞄準(zhǔn)訓(xùn)練裝置的外形結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)注：

1，模擬測角儀；11，光學(xué)系統(tǒng)；111，瞄準(zhǔn)目鏡；12，嵌入式計(jì)算機(jī)；13，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；14，液晶顯示器；15，聲響設(shè)備；2，跟蹤裝置；21，擊發(fā)單元；22，高低俯仰機(jī)構(gòu)；23，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；24，傾角傳感器；25，角速度傳感器；3，模擬控制箱；31，電壓轉(zhuǎn)換模塊；32，線路轉(zhuǎn)接模塊；33，蓄電池；34，三腳架。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型更加容易理解，下面將進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。

如圖1-2所示，一種光學(xué)瞄準(zhǔn)訓(xùn)練裝置，包括：

用于提供虛擬三維環(huán)境、彈點(diǎn)和目標(biāo)的模擬測角儀1；

用于模擬真實(shí)瞄準(zhǔn)動作并將瞄準(zhǔn)和發(fā)射動作實(shí)時反饋到模擬測角儀1的跟蹤裝置2；以及

用于提供電壓轉(zhuǎn)換和線路轉(zhuǎn)接的模擬控制箱3；

所述模擬測角儀1包括光學(xué)系統(tǒng)11、嵌入式計(jì)算機(jī)12，以及連接所述嵌入式計(jì)算機(jī)12的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)13和液晶顯示器14，所述光學(xué)系統(tǒng)11包括轉(zhuǎn)像系統(tǒng)和瞄準(zhǔn)目鏡111，所述液晶顯示器14的畫面通過所述轉(zhuǎn)像系統(tǒng)成像在所述瞄準(zhǔn)目鏡111上；所述跟蹤裝置2包括用于使所述模擬測角儀1實(shí)現(xiàn)空間運(yùn)動的動作機(jī)構(gòu)和用于操作所述動作機(jī)構(gòu)的操作裝置，所述操作裝置還包括擊發(fā)單元21，所述動作機(jī)構(gòu)連接有動作傳感器，所述動作傳感器以及擊發(fā)單元21均連接所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)13；所述模擬控制箱3設(shè)置有蓄電池33。

所述動作機(jī)構(gòu)包括用于實(shí)現(xiàn)垂直方向運(yùn)動的高低俯仰機(jī)構(gòu)22以及用于實(shí)現(xiàn)水平方向運(yùn)動的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)23，所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)23設(shè)置有阻尼裝置。

所述動作傳感器包括傾角傳感器24和角速度傳感器25，所述傾角傳感器24和角速度傳感器25均連接所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)13。

所述傾角傳感器24設(shè)置于模擬測角儀1內(nèi)，所述角速度傳感器25固定于所述動作機(jī)構(gòu)內(nèi)。

嵌入式計(jì)算機(jī)12內(nèi)安裝有系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)軟件采用Unity3D引擎開發(fā)。Unity3D是由Unity3D Technologies公司開發(fā)的跨平臺專業(yè)游戲引擎，其主要特點(diǎn)就是跨平臺性，開發(fā)完成后可以方便的部署到安卓平臺。

系統(tǒng)軟件在安卓操作系統(tǒng)之上分為三層，其中最下層為支撐系統(tǒng)，中間層為功能模塊層，最上層為人機(jī)交互層。

其中支撐系統(tǒng)提供一些方便上層開發(fā)的函數(shù)庫。主要包括三維圖形引擎、聲音引擎、物理引擎、網(wǎng)絡(luò)通信引擎、腳本系統(tǒng)。三維圖形引擎主要完成虛擬戰(zhàn)場環(huán)境的圖形渲染，聲音引擎完成三維環(huán)境下影響效果的處理，物理引擎完成虛擬戰(zhàn)場環(huán)境內(nèi)碰撞檢測、物理特性仿真、腳本系統(tǒng)使用javascript腳本完成場景的控制。

功能模塊層是系統(tǒng)的主要部分，完成系統(tǒng)的主要功能，功能獨(dú)立的功能模塊以插件的形式集成到系統(tǒng)。主要的功能模塊包括：場景導(dǎo)入模塊、AI模塊、彈道計(jì)算模塊、評分模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊。場景導(dǎo)入模塊負(fù)責(zé)導(dǎo)入外部場景編輯軟件生成的三維場景，并對三維場景進(jìn)行分析，方便AI模塊對目標(biāo)的控制；AI模塊能夠根據(jù)不同的戰(zhàn)場環(huán)境，生成不同的參數(shù)的目標(biāo)，并且能夠?qū)δ繕?biāo)的移動進(jìn)行規(guī)劃，提供逼真的目標(biāo)運(yùn)動；彈道計(jì)算模塊用于計(jì)算導(dǎo)彈飛行彈道；評分模塊用于對射手操作進(jìn)行評分；網(wǎng)絡(luò)通信模塊完成虛擬環(huán)境中多個終端之間的信息交換；傳感器模塊用于處理跟蹤裝置2高低和方向傳感器信息。

操作裝置包括用于操縱所述高低俯仰機(jī)構(gòu)22、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)23的操縱桿。動作機(jī)構(gòu)用于還原垂直方向和水平方向的瞄準(zhǔn)操作，并通過動作傳感器將操作反饋到嵌入式計(jì)算機(jī)12，系統(tǒng)軟件經(jīng)過運(yùn)算，將瞄準(zhǔn)動作所對應(yīng)的瞄準(zhǔn)結(jié)果實(shí)時反饋到液晶顯示器14上。基于此，通過本訓(xùn)練裝置，訓(xùn)練人員能夠得到真實(shí)的操作體驗(yàn)與真實(shí)的操作結(jié)果展示。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)23設(shè)置有阻尼裝置，阻尼裝置能夠使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)23的回轉(zhuǎn)運(yùn)動更加平穩(wěn)，防止動作幅度過大、過快造成裝置損壞。動作傳感器包括傾角傳感器24和角速度傳感器25，角速度傳感器25將動作機(jī)構(gòu)的角位移或直線位移的模擬量變成數(shù)字量輸出，傾角傳感器24用來測量動作機(jī)構(gòu)相對于水平面的傾角變化量，并以電壓的形式輸出。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)13采用Arduino Mega 2560，用于采集擊發(fā)信號、傾角傳感器24的電壓輸出和角速度傳感器25產(chǎn)生的位移變化量信息，根據(jù)位移量和角度變化量可以計(jì)算出跟蹤的實(shí)時位置。

轉(zhuǎn)像系統(tǒng)采用凸透鏡，凸透鏡與瞄準(zhǔn)目鏡111之間設(shè)置有分劃板，分劃板上設(shè)置十字瞄準(zhǔn)線。嵌入式計(jì)算機(jī)12系統(tǒng)軟件生成運(yùn)動目標(biāo)，并成像在液晶顯示器14上，訓(xùn)練人員觀察瞄準(zhǔn)目鏡111，操縱跟蹤裝置2的操作裝置進(jìn)行瞄準(zhǔn)，瞄準(zhǔn)過程中傾角傳感器24和角速度傳感器25感應(yīng)空間中的運(yùn)動，并將運(yùn)動結(jié)果反映到液晶顯示器14畫面中。液晶顯示器14采用4.3寸顯示屏，分辨率為1280*720像素，嵌入設(shè)置在模擬測角儀1的外殼內(nèi)，畫面光線全部經(jīng)由轉(zhuǎn)像系統(tǒng)呈現(xiàn)在瞄準(zhǔn)目鏡111上，光線傳遞不受周圍光強(qiáng)的影響。擊發(fā)單元21用于產(chǎn)生發(fā)射信號，可采用按鈕形式。發(fā)射信號經(jīng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)13傳遞到嵌入式計(jì)算機(jī)12，系統(tǒng)軟件計(jì)算出導(dǎo)彈的飛行彈道，并最終對射手的操作進(jìn)行評分。

模擬控制箱3設(shè)置有電壓轉(zhuǎn)換模塊31和與電壓轉(zhuǎn)換模塊31相連的線路轉(zhuǎn)接模塊32，電壓轉(zhuǎn)換模塊31連接有蓄電池33。線路轉(zhuǎn)接模塊32通過按鈕開關(guān)控制角速度傳感器25、擊發(fā)單元21等與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)13之間的連接，控制嵌入式計(jì)算機(jī)12與電壓轉(zhuǎn)換模塊31之間的連接，模擬控制箱3上還設(shè)有狀態(tài)指示燈，用于指示相應(yīng)的連接情況。蓄電池33采用可充電鎳氫電池，方便在野外使用。

嵌入式計(jì)算機(jī)12連接有聲響設(shè)備15，用于完成聲音引擎處理得到的音響效果，更加貼近真實(shí)戰(zhàn)場環(huán)境，得到更加逼真的訓(xùn)練體驗(yàn)。

模擬控制箱3的底部連接有三腳架34，三腳架34有利于裝置在戶外凸凹不平的地面保持穩(wěn)固，優(yōu)選的三腳架34的三個腳可伸縮，進(jìn)一步提高裝置的穩(wěn)定能力。模擬測角儀1與跟蹤裝置2均固定于模擬控制箱3之上。

綜上，本實(shí)用新型的有益效果是：采用嵌入式計(jì)算機(jī)12產(chǎn)生虛擬三維環(huán)境、彈點(diǎn)和目標(biāo)，虛擬畫面通過光學(xué)系統(tǒng)11直接呈現(xiàn)在訓(xùn)練人員眼前，不受外界環(huán)境的干擾，無需大屏幕，且高度還原實(shí)戰(zhàn)瞄準(zhǔn)過程，設(shè)備體積小，攜帶方便；設(shè)備外形與操作方式與真實(shí)武器類似，訓(xùn)練效果更好。

最后所應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。