[发明专利]一种基于图像补偿的火炮稳定控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种武器系统中使用图像补偿完成火炮稳定控制的使用方法，属于小口径自行火炮稳定控制领域。

背景技术

自行武器系统在野外复杂地形行进时，火炮身管会随着地面起伏一起摆动，影响火炮瞄准目标。为了使自行武器系统在行进中仍然具备瞄准射击能力，需要对武器系统就系统本身的晃动进行补偿，现阶段主要采用的技术手段为速度补偿方式，即使用惯性陀螺类传感器设备，测量武器系统颠簸行进时本身在三维空间的瞬时运动速度矢量V，火炮速度伺服系统计算后驱动火炮火力线以速度矢量-V运动，反向补偿V对火力线的偏转，从而达到火炮火力线稳定的目的。

采用这种方式完成的稳定控制存在如下缺陷：

1)惯性速率陀螺自身器件特性原因输出在不同温度下漂移较大，采用惯性速率陀螺稳定控制方式时武器系统火力线零漂难以抑制；

2)惯性速率陀螺存在速度感应死区，直接影响对速度矢量V的测量；；

3)速度伺服系统存在速度响应滞后，带来速度响应滞后误差，此误差有累积作用且在速度补偿控制方式下无法消除，直接影响火力线稳定精度。

发明内容

本发明针对速度补偿稳定控制方法的种种不足，提出一种基于图像补偿的火炮稳定控制方法，采用图像技术得到的位置矢量补偿替代速度矢量补偿，完成火炮火力线稳定控制。

本发明技术方案为：

在自行武器系统火炮上安装一个始终与火力线同轴的图像捕捉CCD摄像头，当武器稳定功能开启时，由视频处理单元采集当前火力线视场二维投影平面的图像，从图像中锁定目标位置和火力线中心位置，并计算目标偏离火力线中心点的位置矢量P，火炮位置伺服分解P得到火炮方位角位置补偿量α和高低角位置补偿量β，驱动火炮方位高低电机运转补偿位置偏差，完成火力线稳定控制。

本发明的有益效果为：直接以目标和火力线中心点的位置偏差做为稳定控制的被控对象，消除了速度补偿控制方式带来的零位漂移、速度测量死区、速度响应误差等问题。

附图说明

图1是本发明的系统组成结构框图；

图2是目标位置补偿量计算方式图；

图3是本发明的系统工作流程图；

图中:1、火炮火力机械机构，2、CCD摄像头，3、图像采集处理单元，4火炮位置伺服单元，5、火炮方位电机，6、高低执行电机组，7、视场图像中火力线中心点，8、目标位置点。

具体实施方式

本发明结合附图做进一步详细说明。

如图1所示：CCD摄像头2安装在火炮火力机械机构1上与火力线同轴，采集的视场图像即为当前火力线瞄准方向视场图像；图像采集处理单元3周期性从CCD摄像头2获得当前视场图像，计算出目标位置点8偏离火力线中心点7的位置矢量P，分解成火炮方位向和高低向的偏差角位置α、β，火炮位置伺服单元4根据角位置偏差驱动火炮方位电机5和高低执行电机组6运转，带动火炮火力机构转动，使火力线中心点向目标位置点移动直到两者完全重合，完成稳定控制.

如图2所示：图像采集处理单元3采集当前目标视场图像，将其投影在二维直角坐标平面，将视场图像中火力线中心点7坐标设为(0，0)，计算出目标位置点8的坐标(x，y)，得到目标偏差位置矢量P，再进行坐标系变换，得到炮塔坐标系下目标位置点8偏离视场图像中火力线中心点7的角位置(α，β)，α，β即为稳定控制的补偿量。

如图3所示，本发明的工作流程为：稳定开始-》图像处理单元3从数字摄像头2采集当前视场图像-》图像处理单元3计算目标位置点8偏离火力线中心点7的位置矢量P-》位置矢量分解变换成方位、高低角位置补偿量α、β角-》火炮位置伺服系统4驱动火炮方位电机5高低电机6运转补偿位置角-》进入下一周期。