一种武器站随动误差自动测量装置及方法与流程

本发明属于武器系统试验与测试领域，具体涉及一种武器站随动误差自动测量装置及方法。

背景技术：

1、在车载的武器站中，武器平台会一直随动于光电云台，即武器平台的俯仰、方位角度和光电云台的俯仰、方位角度要保持一致。但是由于种种原因，例如总线传输延时、伺服算法响应时间等问题，武器平台的俯仰、方位角度并不能完全等于光电云台的俯仰、方位角度，即两者之间存在有随动误差。如果武器站随动误差较大，当操作手通过光电云台瞄准目标时，武器平台并没有完全的指向目标，最终导致武器平台发射的弹药的弹着点和目标之间产生偏差，影响射击精度。

2、常用的武器站随动误差测量方法有两种，一种是分别读取光电云台和武器平台输出的俯仰、方位角度，然后直接取差，获得两者之间的随动误差；另一种是使用光电云台瞄准网格靶的中心，然后在武器平台的膛口插入校枪(炮)镜，利用人眼去观察校枪(炮)镜中心和靶标中心相差的网格数量，来等效得到武器平台和光电云台之间相差的网格数量，并最终转换成角度值，即随动误差。

3、直接使用光电云台和武器平台输出的数值计算得到的随动误差，由于会受到系统内部角度传感器精度、零位偏差等因素的影响，只是一种理论值并不能真实反映武器平台对目标的指向性。

4、在使用校枪(炮)镜的武器站随动误差测量方法中，需要操作人员站在武器平台膛口处观察校枪(炮)镜。这样不仅会导致测量频率很低，而且一旦武器站位于振动台架或者行驶的车辆上时，操作人员根本无法清晰的观测校枪(炮)镜中的景物，不具备测量条件。同时，武器站在晃动过程中时，光电云台的中心往往无法完全对准靶标的中心，这就需要采集光电云台的图像，来判断光电云台和靶心的偏差角度，然后再和校枪(炮)镜中心与靶心的偏差角度作对比，来折算出随动误差，这样进一步增加了工作量，也降低了测量精度。

5、虽然可以使用电子摄像头来替代校枪(炮)镜，但是由于摄像头和光电云台的内部相机之间并没有同步机制，在某一时刻拍摄的图片实际仍存在时间误差，并不能完全等效于同一时刻，这就导致最终计算得到的随动误差并不准确。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明要解决的技术问题是：提供一种武器站随动误差自动测量装置及方法用于解决现有技术中直接使用光电云台和武器平台输出的数值计算得到的随动误差大的问题。

3、(二)技术方案

4、为解决上述技术问题，本发明提供一种武器站随动误差自动测量装置，包括：光电云台图像记录仪1、膛口图像记录仪2、电子靶标3以及数据处理系统6；

5、所述光电云台图像记录仪1将待测光电云台4输出的图像输入至数据处理系统6；

6、所述膛口图像记录仪2连接待测武器平台5用于拍摄电子靶标3上的图像并将图像输入至数据处理系统6；

7、所述数据处理系统6对输入图像进行处理，分别得出某一时间段内待测光电云台4相对于电子靶标3中心的俯仰、方位角度和武器平台5的火线相对于电子靶标3中心的俯仰、方位角度，两组数据在经过拟合、取差之后，获得武器站随动误差。

8、其中，所述光电云台图像记录仪1包括：记录仪外壳7、图像采集接口10、光电云台图像存储模块9以及数据读取接口8；

9、所述图像采集接口10用于接收光电云台4输出的图像，通过光电云台图像存储模块9将图像进行保存，再通过数据读取接口8将图像导入到数据处理系统6中。

10、其中，所述膛口图像记录仪2包括：记录仪外壳11、摄像头15、膛口图像存储模块14、数据读取接口13以及膛口适配器12；

11、所述膛口适配器12连接武器平台5的身管武器膛口处，使武器平台5的火线与摄像头15平行一致，所述摄像头15用于拍摄电子靶标3上的图像，拍摄的图像通过膛口图像存储模块14保存，所述膛口图像存储模块14将图像通过数据读取接口13导入到数据处理系统6。

12、其中，所述电子靶标3包括：由图像源16以及电子屏19；

13、所述图像源16包括：图像生成模块17以及图像输出接口18；

14、所述图像生成模块17用于生成需要显示的图像，图像输出接口18用于将生成的图像输出给电子屏19并显示；

15、所述图像生成模块17输出到电子屏19上显示的图像包括：靶心20及时间标识21；

16、所述靶心20设置在电子屏19中心处，用于光电云台4在瞄准时当做目标，并定位电子靶标3在光电云台4和摄像头15所拍摄的图像中的位置；

17、所述时间标识21通过20个竖条拼接而成，用于标识光电云台4和摄像头15采集到的图像当时所处的时间。

18、其中，所述时间标示21的每一个竖条包括圆形定位图形22、三角定位图形24及数值条码23；

19、所述圆形定位图形22和三角定位图形24分别设置在数值条码的上下方用于为数值条码23定位，所述圆形定位图形22内部颜色为白色，其灰度记为255，所述三角定位图形24内部颜色为黑色，其灰度记为0。

20、其中，所述数值条码23灰度为0时，其对应二进制字符为0，当数值条码23灰度为255时，其对应二进制字符为1；

21、20个所述数值条码23对应20位的二进制数值，所述二进制数值转换为对应的十进制数字，所述十进制数字范围为0至1,048,575。

22、其中，所述十进制数字在装置开机之后从0开始，每过t时间便会加1，即该十进制数字表示从0到1,048,575t的时间戳。

23、其中，所述时间单位t设置为武器站伺服控制算法的最小时间片10ms。

24、一种武器站随动误差自动测量方法，所述测量方法基于测量装置实施，包括以下步骤：

25、步骤1：装置开机，图像生成模块17生成显示图像并传输至电子屏19上显示，显示图像包括靶心20和时间标识21，通过靶心20定位靶标中心在图像中的位置，所述时间标识21用于记录拍摄图像的时间；

26、步骤2：在某一时刻光电云台4和摄像头15对电子屏进行拍摄，拍摄完成后将光电云台图像存储模块9以及膛口图像存储模块14中保存的图像输入至数据处理系统中6；

27、步骤3：数据处理系统中6通过靶心20定位光电云台及膛口图像的像素偏差，并分别记为(x,y)和(x',y')，再通过圆形定位图形22、三角定位图形24分别定位20个数值条码23；

28、步骤4：获取数值条码23灰度值平均值，通过计算每个数值条码23中心列l/2长度的平均值以及对应的圆形定位图形22中心附近的平均值、三角定位图形24中心附近的平均值；

29、步骤5：根据步骤4中计算得到的灰度平均值，判定每个数值条码23对应的是0还是1，如果存在不清晰的情况，记为-1；

30、步骤6：根据步骤4的结果，如果不存在取值为-1的数值条码23，则直接将二十位数值条码23转换为十进制；如果存在取值为-1的数值条码23，则先分别求得该条码为0或者1时对应的十进制值，然后再将两个十进制值取平均值，光电云台和膛口图像对应的时间值分别记为t和t'，并和步骤3中取得的像素差组成(x,y,t)和(x',y',t')；

31、步骤7：记光电云台和膛口图像对应的横纵视场角分别为h、v和h'、v'，横纵像素值为m、n和m'、n'，将(x,y,t)和(x',t')中的像素值转化为角度值(α,β,t)和(α',β',t')，其中

32、步骤8：在对某段时间内的光电云台及膛口图像序列进行处理后，可以得到两组数值序列，即(α1,β1,t1)…(αn,βn,tn)和(α'1,β'1,t'1)…(α'n,β'n,t'n)；

33、步骤9：数据拟合，根据步骤7中生成的两组序列，拟合并绘制成两条曲线，即光电云台及膛口图像中心在某一时段内相对的电子靶标3中心的角度偏差；

34、步骤10：数据取差，根据步骤8中绘制的曲线，即可得到θ时刻光电云台及膛口图像中心相对电子靶标3中心的偏差(αθ,βθ)和(α'θ,β'θ)，两者相减得到(δαθ,δβθ)，即为θ时刻光电云台和膛口之间的随动误差。

35、其中，所述步骤4中当所述数值条码23的灰度不完全为纯黑或者纯白时；

36、将长度为l/2的正中央列像素点灰度平均值记为p1，圆形定位图形22和三角定位图形23的正中心附近的像素平均灰度值分别计为p2、p3，所述p2、p3分别代表255灰度和0灰度，将p1和p2、p3进行对比，和p2相近判定为255灰度，和p3相近判定为0灰度。

37、(三)有益效果

38、与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果：自动对武器站的随动误差进行测量，不仅降低试验人员的工作强度，比人工测量精度更高，而且可以实现动态环境下的测量，例如振动台架、行驶的车辆上等。同时，不需要对武器站进行改造，避免了复杂的安装和使用方式。