阅读说明：本技术 一种扳机控制方法及系统 () 是由 刘丹 张文栓 吴玉昌 于 2020-06-01 设计创作，主要内容包括：本发明一种扳机控制方法及系统,所述方法包括如下步骤：步骤1、生成并发送决策指令；步骤2、接收决策指令并对其进行判断,根据判断结果控制扳机动作；其中,控制电路控制扳机动作的决策指令包括锁止指令和射击指令；若所述控制指令为锁止指令时,则作动器限制控制杆运动,扳机锁止；若所述控制指令为射击指令时,则控制电路驱动作动器,带动控制杆运动,下压扳机,进行射击。本发明提供的一种扳机控制方法及系统,相较于现有技术能够在瞄准目标前锁止扳机,防止误发射；以及瞄准目标时,根据射击指令,自动下压扳机,完成射击。()

一种扳机控制方法及系统

技术领域

本发明属于枪械技术领域，特别涉及一种扳机控制方法及系统。

背景技术

枪械指利用火药燃气能量发射弹丸，口径小于20毫米(大于20毫米定义为"火炮")的身管射击武器。以发射枪弹，打击无防护或弱防护的有生目标为主。是步兵的主要武器，也是其他兵种的辅助武器。

枪械属于单兵装备，是单兵遂行近距离作战任务的主要火力，在装备体系中占据着主要地位。经过近百年的发展，枪械自身的性能已接近极限，特别是有效射程及射击精度难以有效提升，满足不了日益增长的要求。

现有技术中的枪械的发动射击需要根据使用枪械者主动判断扣动扳机的时机进行射击，在具体射击的过程中最主要的判断依据是使用枪械者的经验，很难考虑到实际过程中的环境因素以及目标的运动情况，进而导致射击的命中率很低，效果较差。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种扳机控制方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1、生成并发送决策指令；

步骤2、接收决策指令并对其进行判断，根据判断结果控制扳机动作；

其中，控制电路控制扳机动作的决策指令包括锁止指令和射击指令；若所述控制指令为锁止指令时，则作动器限制控制杆运动，扳机锁止；若所述控制指令为射击指令时，则控制电路驱动作动器，带动控制杆运动，下压扳机，进行射击。

优选地，所述生成发送决策指令包括：

获取数据信息，并传送至弹道计算-射击控制计算单元；

弹道计算-射击控制计算机接收数据信息进行运算得出决策指令，并发送至控制电路。

优选地，所述数据信息包括目标距离数据信息、气象诸元数据信息、枪械姿态及运动数据信息。

优选地，生成射击指令的具体步骤为：

步骤11：以当前判定时刻瞄准点与锁定点距离和上一判定时刻瞄准点与锁定点距离计算指令响应滞后时间T₂后预测瞄准点与锁定点距离；

步骤21：判断预测瞄准点与锁定点的距离R_x是否小于设定值R，根据判断结果执行处理步骤，所述处理步骤包括：若R_x＜R，则形成射击指令；若R_x≥R，则将下一时刻瞄准点及锁定点数据更新为当前时刻数据，返回步骤11。

优选地，所述计算指令响应滞后时间T₂后预测瞄准点与锁定点距离的公式如下所示：

其中，

式中：

T₂为指令响应滞后时间；

R_x为指令响应滞后时间T₂后预测瞄准点与锁定点距离；

R_i为当前判定时刻瞄准点与锁定点距离；

R_i-1为上一判定时刻瞄准点与锁定点距离；

T₁为判定计算周期；

x_ai、y_ai为当前时刻瞄准点横坐标、纵坐标；

x_mi、y_mi为当前时刻锁定点横坐标、纵坐标；

x_ai-1、y_ai-1为上一时刻瞄准点横坐标、纵坐标；

x_mi-1、y_mi-1为上一时刻锁定点横坐标、纵坐标。

本发明还提供一种扳机控制系统，所述系统包括：指令生成模块和控制模块：

指令生成模块，用于生成并发送决策指令；

控制模块，用于接收决策指令并对其进行判断，根据判断结果控制扳机动作；其中，控制电路控制扳机动作的决策指令包括锁止指令和射击指令；若所述控制指令为锁止指令时，则作动器限制控制杆运动，扳机锁止；若所述控制指令为射击指令时，则控制电路驱动作动器，带动控制杆运动，下压扳机，进行射击。

优选地，所述指令生成模块包括：

信息采集单元，用于获取数据信息，并传送至弹道计算-射击控制计算单元；

弹道计算-射击控制计算单元，用于接收信息采集单元发送的数据信息进行运算得出决策指令，并发送至控制模块。

优选地，所述数据信息包括目标距离数据信息、气象诸元数据信息、枪械姿态及运动数据信息。

优选地，所述生成射击指令包括：预判单元：以当前判定时刻瞄准点与锁定点距离和上一判定时刻瞄准点与锁定点距离计算指令响应滞后时间T2后预测瞄准点与锁定点距离；判断单元：判断预测瞄准点与锁定点的距离Rx是否小于设定值R；处理单元：根据判断结果执行处理步骤，所述处理步骤包括：若Rx＜R，则形成射击指令；若Rx≥R，则将下一时刻瞄准点及锁定点数据更新为当前时刻数据，预判单元重新预判。

优选地，所述计算指令响应滞后时间T2后预测瞄准点与锁定点距离的公式如下所示：

其中，

式中：

T₂为指令响应滞后时间；

R_x为指令响应滞后时间T2后预测瞄准点与锁定点距离；

R_i为当前判定时刻瞄准点与锁定点距离；

R_i-1为上一判定时刻瞄准点与锁定点距离；

T₁为判定计算周期；

x_ai、y_ai为当前时刻瞄准点横坐标、纵坐标；

x_mi、y_mi为当前时刻锁定点横坐标、纵坐标；

x_ai-1、y_ai-1为上一时刻瞄准点横坐标、纵坐标；

x_mi-1、y_mi-1为上一时刻锁定点横坐标、纵坐标。

本发明提供的一种扳机控制方法及系统，相较于现有技术能够在瞄准目标前锁止扳机，防止误发射；以及瞄准目标时，根据射击指令，自动下压扳机，完成射击。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明的扳机控制方法流程图；

图2示出了根据本发明实施例的电控部分逻辑关系框图；

图3示出了根据本发明实施例的本发明的扳机控制系统结构图；

图4示出了根据本发明实施例的瞄具结构图；

图5示出了根据本发明实施例的瞄具另一视角结构图；

图6示出了根据本发明实施例的扳机控制组件结构示意图；

图7示出了根据本发明实施例的目标运动角速率测量原理示意图；

图8示出了根据本发明实施例射击判定的原理图。

图中：2-瞄具本体；201-测距机；202-物镜组；203-物理按键组件；204-安装导轨；205-电接口；206-视频输出接口；207-目镜组件；208-机械接口；209-扳机控制接口；210-电池组件；4-扳机控制组件；401-控制杆；402-作动器；403-控制电路；5-扳机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种扳机控制方法，如图1所示，图1示出了本发明的扳机控制方法流程图。图1示出的扳机控制方法包括如下步骤：

步骤一、生成并发送决策指令；

具体地说，所述生成发送决策指令包括：

获取数据信息，并传送至弹道计算-射击控制计算机；

具体的说，所述数据信息包括目标距离数据信息、气象诸元数据信息、枪械姿态及运动数据信息。

弹道计算-射击控制计算机接收数据信息进行运算得出决策指令，并发送至控制电路。

示例性的，如图2所示，图2示出了本发明的电控部分逻辑关系框图。如图2所示，瞄具本体上安装有测距机、环境传感器、运动传感器、图像传感器、存储器、图像处理计算机以及弹道计算-射击控制计算机。

其中，所述测距机采用激光测距机，所述环境传感器采用温度传感器、气压传感器、湿度传感器；所述运动传感器采用倾角传感器、陀螺传感器、地磁传感器，存储器包括射表存储和视频存储两部分，可存储弹道计算-射击控制计算机所需射表和图像处理计算机记录的视频数据，可通过数据导出/入接口与上位机连接，进行数据导出、导入、删除等操作；瞄具本体上安装的数据采集设备包括以上设备但不限于此，可根据实际需要更换、增加或减少相关设备。

图像处理计算机具有图像增强、目标锁定跟踪、基于图像跟踪的目标运动速率测量等功能，可以实时跟踪锁定目标，并测量目标运动角速率；弹道计算-射击控制计算机根据所接收的测距机所测量的目标距离数据、环境传感器检测到的数据、运动传感器检测的数据以及图像处理计算机传输的数据，进行弹道计算、运动目标补偿计算以及射击时机决策，并通过扳机控制接口向扳机控制组件发送射击指令。

步骤二、接收决策指令并对其进行判断，根据判断结果控制扳机动作。

具体地说，所述控制电路控制扳机动作的决策指令包括锁止指令和射击指令；

若所述控制指令为锁止指令时，则作动器限制控制杆运动，扳机锁止。

若所述控制指令为射击指令时，则控制电路驱动作动器，带动控制杆运动，下压扳机，进行射击。

为实现上述扳机控制方法，本发明还提供了一种扳机控制系统，如图3所示，图3示出了本发明的扳机控制系统结构图，所述系统包括：指令生成模块和控制模块：

指令生成模块，用于生成并发送决策指令；

示例性的，如图4和图5所示，本实施例中指令生成模块为瞄具，图4和图5示出了根据本发明实施例的瞄具结构图；瞄具包括瞄具本体2前端的测距机光学窗口、物镜组202，左侧面有物理按键组件203，瞄具本体2上部外设的安装导轨204和外设电接口205，瞄具本体2后部设置的目镜组件207、视频输出接口206、扳机控制接口209，瞄具本体2下部设置的枪械安装机械接口208，以及右侧的电池组件210；

如图2所示，瞄具内部还设置有测距机201、环境传感器218、运动传感器217、图像传感器211、存储器214、图像处理计算机212以及弹道计算-射击控制计算机216。

其中，所述测距机201采用激光测距机，所述环境传感器218采用温度传感器、气压传感器、湿度传感器；所述运动传感器217采用倾角传感器、陀螺传感器、地磁传感器，存储器214包括射表存储214a和视频存储214b两部分，可存储弹道计算-射击控制计算机216所需射表和图像处理计算机212记录的视频数据，可通过数据导出/入接口215与上位机连接，进行数据导出、导入、删除等操作；瞄具本体2上安装的数据采集设备包括以上设备但不限于此，可根据实际需要更换、增加或减少相关设备。

更进一步的，所述指令生成模块中的测距机201、图像传感器211、运动传感器217、环境传感器218为信息采集单元，用于获取数据信息，并传送至弹道计算-射击控制计算单元；

弹道计算-射击控制计算机216，用于接收信息采集单元发送的数据信息进行运算得出决策指令，并发送至控制模块。

存储器214，用于存储弹道计算-射击控制计算机216所需射表和图像处理计算机212记录的视频数据。

控制模块，用于接收决策指令并对其进行判断，根据判断结果控制扳机动作。

具体的，如图6所示，图6示出了根据本发明实施例的扳机控制组件结构示意图。本实施例中的控制模块为扳机控制组件4，扳机控制组件4主要由控制杆401、作动器402、控制电路403等部分构成。控制杆401与扳机(5)相连接；控制电路403从扳机控制接口209接收瞄具本体2发送的控制指令。

更进一步的，所述数据信息包括目标距离数据信息、气象诸元数据信息、枪械姿态及运动数据信息。

更进一步的，所述生成射击指令包括：预判单元：以当前判定时刻瞄准点与锁定点距离和上一判定时刻瞄准点与锁定点距离计算指令响应滞后时间T2后预测瞄准点与锁定点距离；判断单元：判断预测瞄准点与锁定点的距离Rx是否小于设定值R；处理单元：根据判断结果执行处理步骤，所述处理步骤包括：若Rx＜R，则形成射击指令；若Rx≥R，则将下一时刻瞄准点及锁定点数据更新为当前时刻数据，预判单元重新预判。

以下结合实际使用枪械的过程中，具体阐述本发明的原理。

结合本发明控制枪械扳机的工作流程为：

(1)系统开机；

(2)射手通过物理按键203输入风速W、风向θ_w数据；

(3)射手将瞄具本体光轴瞄准目标，通过物理按键203发出测距/锁定指令；

(4)瞄具本体启动测距机201测量目标距离X，图像处理计算机212锁定目标，形成锁定框229，并转入目标跟踪状态；

(5)弹道计算-射击控制计算机216进行基本弹道计算，具体为：根据倾角传感器测量的枪械仰角θ_T、目标距离X数据，通过查询具体***基本射表，计算基本瞄准角(θ_1y0,θ_1Z0)及飞行时间T；

(6)弹道计算-射击控制计算机216根据当前射向，将输入的风速W、风向θw数据分解为纵风Wx和横风Wz；

(7)弹道计算-射击控制计算机216进行弹道修正量计算：根据环境传感器218实际测量的温度τ₀、气压P₀、纵风Wx、横风Wz数据，通过查询具体***修正射表，计算高低及横向修正量(Q_τ、Q_p、Q_wx、Q_wz)；

(8)弹道计算-射击控制计算机216根据弹道基本量(θ_1y0,θ_1z0)和修正量(Q_τ、Q_p、Q_wx、Q_wz)计算出高低瞄准角θ_2y0和方向瞄准角θ_2z0；

具体的计算公式如下：

θ_2y0＝θ_1y0+Q_τ+Q_p+Q_wx

θ_2z0＝θ_1z0+Q_wz

(9)弹道计算-射击控制计算机216根据陀螺传感器测量的枪身运动角速率ω_g和图像处理计算机212跟踪目标角速率ω_p计算出目标运动角速率ω_t；

(10)弹道计算-射击控制计算机216根据目标角速率ω_t和飞行时间T计算高低及方向提前角(θ_fy，θ_fz)；

具体的计算公式如下：

θ_fy＝T*ω_ty

θ_fz＝T*ω_tz

式中：ω_ty为ω_t高低分量，ω_tz为ω_t方向分量。

(11)弹道计算-射击控制计算机216根据高低及方向瞄准角(θ_2y0，θ_2z0)与高低及方向提前角(θ_fy，θ_fz)，计算运动补偿后的高低及方向瞄准角(θ_y0，θ_z0)；

具体的计算公式如下：

θ_y0＝θ_2y0+θ_fy

θ_z0＝θ_2z0+θ_fz

(12)弹道计算-射击控制计算机216根据运动补偿后的高低及方向瞄准角(θ_y0，θ_z0)计算相对于瞄准基准线的瞄准点高低及方向坐标(Z₀，Y₀)；

具体的计算公式如下：

Z₀＝θ_y0/θ_pix+Z_q

Y₀＝θ_y0/θ_pix+Y_q

式中：θ_pix为像素张角，Z_q为瞄准线归零后方向修正量，Y_q为瞄准线归零后高低修正量。

(13)图像处理计算机212根据坐标(Z₀，Y₀)生成瞄准点；射手用瞄准点227瞄准目标；

(14)弹道计算-射击控制计算机216实时计算瞄准点227和目标锁定框229中心的距离R，如果距离小于设定射击域半径R₀，生成射击指令；

(15)扳机控制组件4下压扳机完成射击。

对目标运动速率精确测量是进行运动目标补偿计算所涉及的重要一环。陀螺仪具有快速测量优点，但由于成本限制，难以采用高精度陀螺仪，其测量精度无法满足较远距离目标的运动补偿。本发明中提出的陀螺仪和目标图像跟踪相结合的目标运动速率测量方法：在近距离，使用陀螺仪数据与目标图像跟踪速率数据融合，在满足运动补偿的前提下具备较高的测量速度；在远距离采用目标图像跟踪相对背景图像的运动速率数据，以满足运动补偿精度。

图7示出了本发明实施例的目标运动角速率测量原理示意图，如图7所示，目标运动角速率ω_t的测量方法如下：

1、判断目标距离X是否大于设定值X₁；

2、如果X>X₁，

ω_t＝(V_tpix-V_bpix)*θ_pix

式中：ω_t为目标运动角速率(单位为角度或弧度/像素)，V_tpix为目标图像在视场中像素速度(单位为像素/秒)，V_bpix为背景图像在视场中像素速度(单位为像素/秒)，θ_pix为像素张角(即每个像素在瞄准镜视场中的张角，单位为角度或弧度/像素)。

3、如果X≤X₁，

ω_t＝V_tpix*θ_pix-ω_g

式中：ω_g为陀螺传感器测量的枪械运动角速率(单位为角度或弧度/像素)

示例性的，在瞄准过程中，可以得到瞄准点在视场中相对于目标锁定点的运动轨迹，如图8所示，轨迹204为瞄准点相对于目标锁定点的运动轨迹，其中，瞄准点202为当前判定时刻瞄准点，瞄准点201为上一判定时刻瞄准点，瞄准点203为预测瞄准点。结合当前判定时刻瞄准点202和上一判定时刻瞄准点201的位置预测在射击指令响应滞后时间T₂后的预测瞄准点203的位置，然后判断预测瞄准点203是否位于射击区域206内，如果是则形成射击指令。其中，射击区域206是以锁定框205中心为圆心，以预设值R为半径的区域；锁定框205实时跟踪目标207。

示例性的，控制电路控制扳机动作的决策指令包括锁止指令和射击指令；

若所述控制指令为锁止指令时，则作动器限制控制杆运动，扳机锁止。

若所述控制指令为射击指令时，则控制电路驱动作动器，带动控制杆运动，下压扳机，进行射击。

具体的，控制电路控制扳机扣动进行射击判断流程如下：

1、以瞄准点202与锁定点距离和瞄准点201与锁定点距离计算指令响应滞后时间T₂后瞄准点203与锁定点距离，计算公式如下：

其中，

式中：

T₂为指令响应滞后时间；

R_x为指令响应滞后时间T₂后瞄准点203与锁定点距离；

R_i为瞄准点202与锁定点距离；

R_i-1为瞄准点201与锁定点距离；

T₁为判定计算周期；

x_ai、y_ai为瞄准点202横坐标、纵坐标；

x_mi、y_mi为当前时刻锁定点横坐标、纵坐标；

x_ai-1、y_ai-1为瞄准点201横坐标、纵坐标；

x_mi-1、y_mi-1为上一时刻锁定点横坐标、纵坐标。

2、控制电路判断瞄准点203与锁定点的距离R_x是否小于设定值R：

若R_x＜R，则形成射击指令，控制电路驱动作动器，带动控制杆运动，下压扳机，进行射击；

若R_x≥R，则形成锁止指令，作动器限制控制杆运动，扳机锁止。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。