手持目标侦测仪及其侦测方法和弹道解算方法

摘要

本发明公开了目标测量定位领域内的一种手持目标侦测仪，综合运用激光测距、数字罗盘与倾斜传感器测角、地球定位系统定位等多种技术，高精度快速对静止或运动目标三维定位；集成了温度、气压传感器和弹道参数，可对传统武器提供装表量；具备无线或有线联网功能，可实时发送目标定位信息、武器平台控制指令和毁伤评估指令；采用按键方式启动采集目标数据和发送信息的工作程序，操作简单可靠快捷；设计了不需距离值的目标定位程序，解决了目标距离过远，目标反射率低，天气能见度低情况下，对目标的精确定位问题，可用于各种军事环境中。

说明书

技术领域

本发明涉及目标坐标测量设备，特别涉及一种目标侦测仪及其侦测方法。

背景技术

现代战争正逐步向超视距无人化的模式转变，战场充分前移，步兵的作用不再是近距离的厮杀，更多的是作为作战体系中的一员，实施对目标的侦察定位和对已遭攻击目标战毁的评估。为适应未来战争的新作战模式，满足精准打击定点清除的需求，部队很需要一种快速精确测定目标坐标的仪器。

在反恐作战和边境冲处中，地面部队深入敌战区纵深，往往采取后方远距离攻击和空中支援方式来保护地面部队。但当地面部队与敌方人员交织在一起时，或敌方阵地周围存在平民时，为减少误炸和平民伤亡，需要采用一个或多个地面目标测定仪，精确测定要打击的目标位置。采用无人机进行空中支援，尤其需要地面人员为其指明目标位置。

为追求首发命中和精准打击，现在最常用的作战手段是激光半主动制导导弹和激光半主动制导炮弹。但激光半主动制导体制在导弹击中目标之前，激光照射人员必须一直将指示激光光束照着目标，期间有十几秒钟。敌人一旦发现存在激光照射，就会迅速还击，那么，此时照射人员就非常危险。对于静止目标，采用北斗或惯性元件制导的导弹，同样可以达到很高的命中精度。此种作战模式下，采用目标侦测仪在打击之前，或在非战争状态下测定目标位置，降低了人员被打击的风险。

现在部队也有测定目标位置坐标的装备，如采用地图作业来确定目标位置坐标，或采用单一功能的测距机测定目标距离，或采用一些装备自带的测角机构测量目标方位和俯仰角度。这些装备的缺点是功能单一、分散，测得的目标坐标往往是一维的，或两维的，不能测得目标在地球坐标系中的的三维坐标，定位精度不高，测距频率低，定位速度慢，定位目标的距离近，不能对动目标实时快速定位，不具备直接与武器平台和指挥人员通信的功能。由于装备品种多，士兵携行很不便，装备成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种对目标远距离测距、测角、定位、定向、夜视和联网多种功能组件集成于一体的、能高精度快速测定目标坐标、能对运动目标定位数据连续刷新的、具备与战场网络连接功能的手持目标侦测仪及其侦测方法和弹道解算方法。

本发明的目的是这样实现的：一种手持目标侦测仪及其侦测方法和弹道解算方法，所述侦测仪包括：

地球卫星定位系统接收机，用来测量手持目标侦测仪的位置，地球卫星定位系统接收机为北斗地球卫星定位系统接收机；

激光测距组件，用来测量手持目标侦测仪与目标之间的距离；

方位角度传感器，用来测量目标相对手持目标侦测仪的方位角度；

倾斜传感器，用来测量手持目标侦测仪瞄准目标状态的倾斜角度；

无线电收发组件，用来与战场网络节点连接，通过网络节点发送目标定位定向信息、武器控制参数、请求攻击指令与毁伤评估信息，及接收战场指挥员命令；

操控组件，用来操控手持目标侦测仪的工作，选择手持目标侦测仪的工作模式、输入射击参数、给武器平台或指挥人员发送指令；

对外接口，用来输入外接电源，与外部设备通信，通过与单兵电台与战场网络系统连接，实现遥控操作手持目标侦测仪；

USB接口，用来与外部设备进行数据交换，如目标定位信息输出记录，或外部弹道数据输入；

温度传感器，用来测量环境温度；

气压传感器，用来测量武器平台所处环境的气压；

信号处理器，用来计算目标坐标信息及生成发送给无人武器平台或指挥人员的作战指令；

夜视观瞄仪，用来在环境照度不足时观察目标；

显示器，用来显示目标位置数据、目标距离值、目标方位角度值、目标侦测仪位置数据与倾斜角度值、温度值、气压值、操控组件输入的风向风速值、武器装表量、操作菜单、需要发送给武器平台或指挥员的指令文字及代号、夜视观瞄仪的电子瞄准分划；

白光观瞄镜，用来白天观察目标；

机体组件，用来安装地球卫星定位系统接收机、激光测距组件、方位角度传感器、倾斜传感器、无线电收发组件、信号处理器、显示器、操控组件、USB接口、对外接口、夜视观瞄仪、温度传感器、气压传感器和白光观瞄镜；

在电气上，信号处理器与地球卫星定位系统接收机、激光测距组件、方位角度传感器、倾斜传感器、无线电收发组件、显示器、操控组件、USB接口、对外接口、夜视观瞄仪、温度传感器、气压传感器相连接；夜视观瞄仪分别与显示器和信号处理器相连接；

所述侦测方法包括以下步骤：步骤1）打开手持目标侦测仪电源，等待用户操控；

步骤2）选择地球卫星定位菜单，手持目标侦测仪自动对本身所处位置进行定位；

步骤3）用手持目标侦测仪瞄准目标；

步骤4）按下手持目标侦测仪上的测距按键，对目标进行测距；

步骤5）对目标测距的同时，方位角度传感器自动测量目标的方位角度，倾斜传感器自动测量手持目标侦测仪的倾斜角度；

步骤6）判断有无测到目标距离；

步骤7）如果测到目标距离，就利用距离值、方位角度值、倾斜角度值和地球卫星定位系统测定的手持目标侦测仪的位置坐标值计算目标的坐标；

步骤8）如果没有测到目标距离，就将手持目标侦测仪变换一个位置，或者变换多个位置，重复步骤2）、步骤3）、步骤4）、步骤5）步骤，测量出不同位置的手持目标侦测仪坐标和倾斜角度值，以及目标方位角度值，

步骤9）手持目标侦测仪利用两个或多个位置的数据自动计算目标坐标；

步骤10）操作者确认目标性质；

步骤11）如果为敌方目标，决定打击还是不打击；

步骤12）如果确定不打击目标，就发送目标定位信息给武器平台或指挥人员；

步骤13）如果确定立即打击目标，在菜单中选择打击指令、武器平台种类、武器需要的参数，以及攻击方向；

步骤14）按一下相应操控组件，手持目标侦测仪会自动将菜单中选择确定的内容和攻击指令，一并发送给武器平台或指挥人员；

步骤15）目标被击中后，操作者在菜单中选择毁伤评估指令，按一下相应操控组件，手持目标侦测仪会将毁伤评估指令自动发送给武器平台或指挥人员；

所述弹道解算方法包括以下步骤：步骤1）将武器的标准弹道数据，预先存储在信号处理器内；步骤2）根据标准弹道数据，以设定的弹药初速，药温、气压、风速风向、目标距离、倾斜角度为自变量，求出弹道修正量，制定装表量函数表；步骤3）根据现场选择的弹种，测量的距离、倾斜角度、测量的温度、气压，通过操控组件输入的风速风向，查阅装表量函数表，得到对应自变量的装表量；步骤4）在显示器上显示或通过对外接口输出解算好的装表量。

作为本发明的进一步限定，所述的方位角度传感器为数字磁罗盘，或MEMS惯性测量元件。

作为本发明的进一步限定，所述的无线电收发组件为蓝牙模块，或WI-FI无线模块。

作为本发明的进一步限定，所述的操控组件为两个以上按键组合的小型键盘，或由两个以上按钮开关组合而成。

作为本发明的进一步限定，所述的信号处理器由微处理器，或现场可编程门阵列FPGA、或复杂可编程逻辑器件CPLD、或高级精简指令集计算机ARM、或数字信号处理器DSP、或专用集成电路RSIC、或它们中的两种或几种组合而成。

作为本发明的进一步限定，所述的夜视观瞄仪为非制冷红外热像仪，或制冷红外热像仪，或微光夜视仪。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：将目标测距、测角、定位、定向、夜视和联网多种功能集成于一体，减小了装备总体积，降低了装备总成本；采用激光测距、方位角度传感器测方位角、倾斜传感器测俯仰角、地球定位系统定位多种技术手段综合运用，可快速高精度对目标三维定位；采用重频激光测距技术和地球卫星定位系统定位数据连续刷新技术，可对运动目标进行定位；除激光测距组件外，集成了温度传感器、气压传感器、操控组件，可采集目标距离、气温气压、风速风向等弹药弹道修正需要的参数，具备弹道解算功能，可解算出士兵携行武器的装表量，利用传统武器实现精确打击；配置了无线电收发组件，具备无线联网功能，可现场实时发送目标定位信息和控制武器平台的指令，及向指挥员发送目标毁伤评估指令；采用按键方式启动采集目标数据和发送定位信息与控制指令的工作程序，操作简单可靠快捷；设计了不需距离值的目标定位程序，解决了目标距离过远，目标反射率低，天气能见度低情况下，对目标的精确定位问题。

作为本发明的进一步限定，激光测距组件包括：激光发射器、激光接收器、激光发射光学系统、激光接收光学系统、接收波段分光镜、白光观瞄镜，所述的白光观瞄镜包括望远光学系统，激光接收光学系统与白光观瞄镜共用望远光学系统中的接收观察物镜组和接收波段分光镜，接收波段分光镜透射观瞄的白光，成90°反射目标反射回来的激光。根据接收激光与观瞄白光两种波段的不同，进行波段分光，并共用一组物镜，节省了空间，减轻了重量。

作为本发明的进一步限定，激光测距组件包括激光发射器、激光接收器、激光发射光学系统、激光接收光学系统、发射波段分光镜和白光观瞄镜，所述的白光观瞄镜包括望远光学系统，激光发射光学系统与白光观瞄镜共用望远光学系统中的发射观察物镜组和发射波段分光镜，发射波段分光镜透射观瞄的白光，成90°反射激光发射器发射的激光。根据发射激光与观瞄白光两种波段的不同，进行波段分光，并共用一组物镜，节省了空间，减轻了重量。

附图说明

图1为本发明的手持目标侦测仪使用示意图。

图2为手持目标侦测仪的外形图。

图3为手持目标侦测仪电气组成框图。

图4为一种激光测距组件的光学系统图。

图5为另一种激光测距组件的光学系统图。

图6为手持目标侦测仪目标侦测方法和信息发送方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1为本发明的手持目标侦测仪使用示意图，士兵3带着手持目标侦测仪2，深入前沿阵地，隐藏在树林或土丘后，对敌方目标4进行隔空侦察。士兵3首先用手持目标侦测仪2确定自己的地球坐标，接着瞄准目标4，测量目标4的距离，测量目标4的方位角度，测量手持目标侦测仪2瞄准目标时的倾斜角度，然后利用测量数据，计算出目标的位置和方向。一旦确定了目标4的坐标信息，士兵3根据战时情势，确定打还是不打。如果确定打，士兵3根据当时战场上武器平台配置情况，可选择无人机1、或无人车、或遥控武器站5，发送攻击指令给选择的武器平台对目标实施攻击。士兵3也可以通过战场网络系统，将目标信息发送给有人机、有人车、或后方炮阵地、或后方导弹阵地、或指挥部，由其他人员来确定对目标的攻击。

图2为手持目标侦测仪的外形图，机体组件6上表面左右两边安装有操控组件7a、7b，后部为两个观察目镜，右边为观瞄目镜9，左边为显示目镜8，显示目镜8内部安装有显示器21，前部为观瞄与激光接收合一的物镜组34、激光发射光学系统33、USB接口10、对外接口12、夜视观瞄仪调焦机构13，采用调焦机构的目的是在远距离上清晰分别目标；USB接口10和对外接口12也可以安装在机体组件6的后部，或其他合适的地方。

如图2所示，机体组件上6上的操控组件7a，7b由六个按键组成，左右各三个，这六个按键分别代表测距与定位启动、操控模式选择、信息或指令发送、输入数据减、输入数据加、输入数据确认六种功能；操控组件7a，7b也可以由多个按键集中在一起的小型键盘构成。

图3为手持目标侦测仪电气组成框图，该手持目标侦测仪2包括：

地球卫星定位系统接收机15，用来测量手持目标侦测仪的位置；

激光测距组件16，用来测量手持目标侦测仪与目标之间的距离；

方位角度传感器17，用来测量目标相对手持目标侦测仪2的方位角度；

倾斜传感器18，用来测量手持目标侦测仪瞄准目标状态的倾斜角度；

无线电收发组件19，用来与战场网络节点连接，通过网络节点发送目标定位定向信息、武器控制参数、请求攻击指令与毁伤评估信息，及接收战场指挥员命令；

操控组件7a，7b，用来操控手持目标侦测仪的工作，选择目标侦测仪工作模式、输入射击参数如风速风向，给武器平台或指挥人员发送指令；

对外接口12，用来输入外接电源，与外部设备通信，通过与单兵电台与战场网络系统连接，实现遥控操作手持目标侦测仪；

USB接口10，用来与外部设备进行数据交换，如目标定位信息输出记录，或外部弹道数据输入；

温度传感器23，用来测量环境温度；

气压传感器24，用来测量武器平台所处环境的气压；

信号处理器20，用来对目标距离值、地球卫星定位系统接收机的定位数据、方位角度数据、倾斜角度数据、操控组件输入的数据、对外接口的输入的数据、USB接口输入的数据、无线电收发组件的接收的数据进行处理，求得目标坐标信息；如果需要，利用激光测距组件的距离值、温度传感器的环境温度值、气压传感器的气压值，操控组件输入的风速风向值，预先存储的弹道数据，解算出武器装表量；还用来计算目标距离、确定操控手持目标侦测仪工作指令内容，及生成发送给无人武器平台或指挥人员的作战指令；

夜视观瞄仪22，用来在环境照度不足时观察目标；

显示器21，用来显示目标位置数据、目标距离值、目标方位值、目标侦测仪位置数据与倾斜角度值、温度值、气压值、操控组件输入的风向风速值、武器装表量、操控菜单、需要发送给的武器平台或指挥员的指令文字及代号、夜视观瞄仪的电子瞄准分划；

白光观瞄镜30，用来白天观察目标；

机体组件6，用来安装地球卫星定位系统接收机15、激光测距组件16、方位角度传感器17、倾斜传感器18、无线电收发组件19、操控组件7a，7b、对外接口12、USB接口10、信号处理器20、白光观瞄镜30、显示器21、夜视观瞄仪22、温度传感器23和气压传感器24。

图3中所述的信号处理器20，电气上分别与地球卫星定位系统接收机15、激光测距组件16、方位角度传感器17、倾斜传感器18、无线电收发组件19、操控组件7a，7b、对外接口12、USB接口10、显示器21、温度传感器23、气压传感器24相连接；夜视观瞄仪22分别与显示器21和信号处理器20相连接。

图3中所述的地球卫星定位系统接收机15为北斗地球卫星定位系统接收机，或美国的GPS接收机。

图3中所述的方位角度传感器17为数字磁罗盘，或MEMS惯性测量元件。

图3中所述的手持目标侦测仪2采用两种通信方式，一、通过对外接口12，与单兵电台（图中没画出来）有线连接，然后由单兵电台联网通信；二、采用手持目标侦测仪2内的无线电收发组件19，与战场无线网络节点联网通信，其中无线电收发组件19为蓝牙无线模块，或WI-FI无线模块。

图3中所述的信号处理器20由微处理器，或现场可编程门阵列FPGA、或复杂可编程逻辑器件CPLD、或高级精简指令集计算机ARM、或数字信号处理器DSP、或专用集成电路RSIC、或它们中的两种或几种组合而成。

图3中所述的夜视观瞄仪22为微光夜视仪，或制冷红外热像仪，或非制冷红外热像仪。

图4为采用微脉冲固体激光测距组件的手持目标侦测仪的光学系统图，所述的激光测距组件16二极管激光泵浦微脉冲固体激光测距组件，包括：激光发射器31a、激光接收器32、激光发射光学系统33、激光接收光学系统、接收波段分光镜36、白光观瞄镜30；所述的白光观瞄镜30包括望远光学系统，激光接收光学系统与白光观瞄镜30共用望远光学系统中的接收观察物镜组34和接收波段分光镜36，接收波段分光镜36透射观瞄的白光，成90°反射目标反射回来的激光。

手持目标侦测仪在操控参数选定后，按一下操控按钮即启动，自动完成目标定位定向和发送信息的工作，它目标侦测方法的流程如图6所示，包括：

51打开手持目标侦测仪电源，等待用户操控；

52选择地球卫星定位菜单，手持目标侦测仪自动对本身所处位置进行定位；

53用手持目标侦测仪瞄准目标；

54按下手持目标侦测仪上的测距按钮，对目标进行测距；

55对目标测距的同时，方位角度传感器17自动测量目标的方位角度，倾斜传感器18自动测量手持目标侦测仪的倾斜角度；

56判断有无测到目标距离；

57如果测到目标距离，就利用距离值、方位角度值、倾斜角度值和地球卫星定位系统测定的手持目标侦测仪的位置坐标值计算目标的坐标；

58如果没有测到目标距离，就将手持目标侦测仪变换一个位置，或者变换多个位置，重复步骤52、53、54、55，测量出不同位置的手持目标侦测仪坐标和倾斜角度值，以及目标方位角度值；

59手持目标侦测仪利用两个或多个位置的数据自动计算目标坐标；

60操作者确认目标性质；

61如果为敌方目标，决定打击还是不打击；

62如果确定不打击目标，就发送目标定位信息给武器平台或指挥人员；

63如果确定立即打击目标，在菜单中选择打击指令、武器平台种类、武器需要的参数，以及攻击方向；

64按一下发送按钮，手持目标侦测仪会自动将菜单中选择确定的内容和攻击指令，一并发送给武器平台或指挥人员；

65目标被击中后，操作者在菜单中选择毁伤评估指令，按一下发送按钮，手持目标侦测仪会自动将毁伤评估指令发送给武器平台或指挥人员。

在使用手持目标侦测仪2进行打击时，弹道解算的方法包括：（1）将武器的标准弹道数据，通过对外接口12或USB接口10，预先存储在信号处理器20内；（2）根据标准弹道数据，以设定的弹药初速，药温、气压、风速风向、目标距离、倾斜角度为自变量，求出弹道修正量，制定装表量函数表；（3）根据现场选择的弹种，测量的距离、倾斜角度、测量的温度、气压，通过操控组件输入的风速风向，查阅装表量函数表，得到对应自变量的装表量；（4）在显示器上显示解算好的装表量。

本发明并不局限于上述实施例，如图5所示，激光测距组件采用半导体激光测距组件的手持目标侦测仪的光学系统图，所述的激光测距组件16为半导体激光测距组件，包括：半导体激光发射器31b、激光接收器32、激光发射光学系统、激光接收光学系统38、发射波段分光镜37和白光观瞄镜30；所述的白光观瞄镜30包括望远光学系统，激光发射光学系统和白光观瞄镜30合用望远光学系统中的物镜组34；发射波段分光镜37透射观瞄的白光，成90°反射半导体激光发射器31b发射的激光。

在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。