一种用于高层建筑破窗灭火弹的捷联瞄准发控系统的制作方法

本技术涉及高层建筑灭火，特别是涉及一种用于高层建筑破窗灭火弹的捷联瞄准发控系统。

背景技术：

1、现代城市高层建筑普遍，高层建筑消防安全问题也日益突出。高层建筑破窗灭火作业过程一般为：瞄准－发射－飞行－破窗－入室－抛洒灭火剂－扑灭火灾。考虑到高层建筑破窗灭火作业时，若灭火弹未能击中目标窗户而打到建筑物墙体上坠落地面，则可能对地面的设备和人员造成损坏与伤害，且由于高层或超高层建筑的窗户装有厚度较大的钢化玻璃，灭火弹仅击中目标窗户是不够的，灭火弹需要对高层建筑玻璃窗实现破窗入室才能实现灭火作业。

2、因此，对于高层建筑破窗灭火作业时破窗灭火弹的瞄准，不但要使发射方向对准目标窗户，还要确保灭火弹击中窗户时相对窗户平面的着靶角能够满足击碎洞穿钢化玻璃板的角度要求。并且，考虑到破窗灭火弹为无控弹，其发射平台为多旋翼无人机，由于无人机是一个“动发射平台”，其悬停时的位置与姿态稳定性，对发射控制影响较大。若灭火弹发射时，无人机位置与姿态的晃动超出一定范围，则会给飞行弹道带来较大的初始误差，从而增大弹道散布，降低命中概率。

3、综上所述，破窗灭火弹的瞄准发控过程是一个多瞄准参数处理、计算、分析和决策的过程。需要综合解决上述问题，才能实现灭火弹的高精度发射，成功完成破窗灭火作业。

4、但是，目前现有的破窗灭火弹瞄准发控装置分为两种。一种是基于普通光学摄像头的破窗灭火弹瞄准发控装置，仅能用来观察目标窗户位置，不能获取诸多瞄准参数，进而无法实现较高精度的瞄准。另一种是将普通光学摄像头安装在云台上，应用云台技术将摄像头对准目标窗户，并给出光轴方向相对发射方向的角度差值，无人机飞手根据角度差值，调整无人机航向角，使发射方向与摄像头光轴方向一致，从而提高了射向测量精度。但这种瞄准发控装置仍然无法准确获取破窗灭火弹瞄准参数。因此，这两种瞄准发控装置均不能进行多瞄准参数的处理、计算与分析，瞄准精度不高，导致灭火弹命中率不高。此外，现有的灭火弹瞄准发控装置均采用人工遥控发射，发射时的无人机稳定性由射手通过观察摄像头图像来定性判定，无法做到定量判定。这种人工遥控发射方式，发控误差较大，极易增大灭火弹飞行弹道的初始误差，降低命中精度，造成灭火弹脱靶。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高破窗灭火弹的瞄准精度、降低发控误差的用于高层建筑破窗灭火弹的捷联瞄准发控系统。

2、一种用于高层建筑破窗灭火弹的捷联瞄准发控系统，所述系统包括：双目相机、发射控制器和地面发控显示器；其中，双目相机与发射控制器通过线缆连接并捷联安装在无人机脚架的发射导轨上；

3、双目相机用于通过两个摄像头同时同步对高层建筑的窗户进行图像采集，并通过线缆将采集获取的双目图像发送至发射控制器；

4、发射控制器用于根据双目图像进行破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数的计算和分析，并根据破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数对破窗灭火弹的发射时机进行决策控制；

5、发射控制器包括计算单元、传输模块和瞄准发控程序模块；其中，计算单元用于识别双目图像中的目标窗户，并应用图像处理算法对识别目标窗户后的双目图像进行处理，获取破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数；传输模块用于将双目图像传输至地面发控显示器，并在计算单元完成目标窗户的识别之后，发送目标窗户锁定指令至地面发控显示器，并接收地面发控显示器发送的瞄控指令；瞄准发控程序模块用于根据破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数对破窗灭火弹的发射时机进行决策控制，在破窗灭火弹瞄准参数满足预设的精度要求，无人机悬停稳定性参数满足预设的发控要求，并且在传输模块接收到地面发控显示器发送的瞄控指令之后，自动向破窗灭火弹发送发射点火指令，控制破窗灭火弹的点火发射；

6、地面发控显示器用于接收并显示双目图像，并通过接收传输模块发送的目标窗户锁定指令，对双目图像中的目标窗户进行锁定框示，并在无人机飞手通过观察显示器屏幕操控无人机瞄准目标窗户之后，手动发送瞄控指令至发射控制器中的传输模块。

7、进一步地，双目相机的光轴方向与无人机发射导轨的射向一致。

8、进一步地，发射控制器与地面发控显示器之间通过无线数传通讯方式相互传送信息和指令。

9、进一步地，发射控制器与破窗灭火弹之间通过脱拔电缆相互传送信息和指令。

10、进一步地，发射控制器还包括电源模块，电源模块用于为计算单元、传输模块和瞄准发控程序模块供电。

11、进一步地，破窗灭火弹瞄准参数包括：弹-目距离、目标窗户几何尺寸、双目相机的光轴方向与目标窗户平面的垂直度、瞄准圆环半径、末端弹道倾角和着靶角；无人机悬停稳定性参数包括双目相机十字光标的晃动量值和双目相机的光轴方向与目标窗户平面的垂直度的波动值。

12、进一步地，瞄准发控程序模块还用于：

13、基于预先构建的模拟思维判断模型判断破窗灭火弹瞄准参数是否满足预设的精度要求，并判断无人机悬停稳定性参数是否满足预设的发控要求；其中，模拟思维判断模型的输出结果分为两类，第一类为破窗灭火弹能够击碎目标窗户并入室，第二类为破窗灭火弹不能击碎目标窗户并入室；

14、当模拟思维判断模型的输出结果为第一类且连续维持设定时间时，判断当前时刻的破窗灭火弹瞄准参数满足预设的精度要求，且当前时刻的无人机悬停稳定性参数满足预设的发控要求。

15、进一步地，模拟思维判断模型是基于无人机模拟瞄准发控试验数据和瞄准发控仿真计算数据，应用机器学习算法的逻辑回归方法构建得到。

16、进一步地，发射控制器仅在接收到地面发控显示器发送的瞄控指令之后，才会进入破窗灭火弹的发控流程。

17、进一步地，地面发控显示器还用于通过无人机飞手在任意时刻发送停止指令至发射控制器，远程遥控发射控制器终止发控流程。

18、上述一种用于高层建筑破窗灭火弹的捷联瞄准发控系统，相较于现有技术，具备以下技术效果：

19、1、利用双目相机两个不同视角的摄像头对高层建筑的窗户进行图像采集，可以获取目标窗户更为丰富的三维信息，提高了后续破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数的计算精度。

20、2、利用发射控制器根据破窗灭火弹瞄准参数和无人机悬停稳定性参数对破窗灭火弹的发射时机进行决策控制，无人机飞手只负责操控无人机进行瞄准，何时发射破窗灭火弹由瞄准发控程序负责，在破窗灭火弹瞄准参数满足预设的精度要求，无人机悬停稳定性参数满足预设的发控要求，并且在传输模块接收到地面发控显示器发送的瞄控指令之后，自动向破窗灭火弹发送发射点火指令，控制破窗灭火弹的点火发射，从而提高了破窗灭火弹的瞄准精度，消除了发控误差。

21、3、在破窗灭火弹瞄准参数不满足预设的精度要求，或者无人机悬停稳定性参数不满足预设的发控要求时，破窗灭火弹就不会发射，真正实现了“打则必中”。并且，只有在无人机飞手通过地面发控显示器确认目标窗户，向发射控制器发出瞄控指令并对目标窗户进行瞄准操控时，才进入发控流程。在发射控制器未接到瞄控指令时，无论何种情况，都不会向灭火弹发出发射点火指令。消除了人为因素对发射控制造成的影响，杜绝了脱靶现象的产生，彻底解决了因灭火弹脱靶坠落地面，威胁地面人员、设备安全的问题。