【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电测试仪器红外测试仪，特别涉及一种基于国产化soc平台的高精度低延时弹道解算模块及其方法。
技术介绍
1、现有的传统观瞄系统需根据射手的经验判断攻击点，并通过手动调整来瞄准攻击点进行目标攻击。但现有技术存在如下缺点：1)智能化程度低，对于远距离目标的攻击，传统观瞄系统并不具备弹道解算功能，并不能在观瞄系统中自动解算出攻击点的位置。2)命中率低，传统的观瞄必须通过射手的经验来准确打击目标，命中率较低，对射手的要求较高。
2、该解算算法模块的研究是以工程应用的角度作为出发点，以高精度高实时性作为实现目标，并最终能够在嵌入式平台上运行。下面主要介绍与设计方案相关的一些基础理论知识以及设计方案的选择。
3、①弹道模型的选择：弹道模型是弹道解算的基础，直接影响着弹道解算的精度与速度，常用的弹道模型主要有两种：质点弹道模型和刚体弹道模型。不同弹道模型是在不同的假设条件下得到的。质点弹道模型不考虑弹丸在飞行过程中的姿态，而刚体模型考虑了在飞行过程中弹丸姿态的改变对弹道的影响，弹道运动描述的越复杂，就越接近真实的弹道，准确度就越高。虽然刚体弹道模型准确度高，但计算复杂，因此难以满足弹道解算中实时性的要求，而弹丸射程相对较近，且飞行过程中弹丸质量和质心不发生变化，因此，弹丸姿态的变化对弹道的影响很小，所以可以将弹丸作为质点来考虑，采用质点弹道模型来分析。
4、②影响弹丸轨迹的因素的确定：在确定好以质点弹道模型作为分析弹丸运行轨迹的模型基础之后，接下来分析影响弹丸运行轨迹的因素主要有哪些。质点弹道
5、③设计方案的选择：起初的想法是搭建物理模型，采用基于质心运动微分方程和落点信息逐次迭代逼近的方式来求解弹道微分方程，但是行不通，原因有以下两点：1)求解过程中所需的一些参数无法提供，比如炮弹质量、横截面积等等；2)计算量大，无法满足实时性。因此选择基于射表建立数学模型的方式来进行弹道解算算法的研究，其中射表的编制已充分考虑了重力、横风、纵风、温度这四个因素对弹道造成的影响，因此该方法可以达到预想的准确度。常用的数学估算方法有以下两种：函数拟合法和插值法。其中函数拟合法根据已知数据点拟合出多项式函数，虽然能够达到很高的精度，但其计算速度慢的缺陷使其无法满足实时性的要求，因此不考虑函数拟合法。鉴于函数拟合法计算速度慢的缺陷，采用插值法进行估值，常用的插值法有：拉格朗日插值、高斯插值、牛顿插值等等。高斯插值算法虽然精度很高，但计算复杂度会随着多项式阶数的增加而增加。对于拉格朗日插值法和高斯插值法，若插值节点发生改变，插值公式也要重新计算生成，除此之外，若有n个节点，需要n-1次多项式，多项式的提升尽管改善了计算结果的准确性，但同时也带来了很大的计算量，因此考虑采用低次多项式分段插值方法来解决这一问题。改进方法在拉格朗日插值公式的基础上，采用一阶或者二阶的拉格朗日插值算法来实现，这也是本专利技术最终选择的一个设计方案。
6、④实现平台的确定：嵌入式平台的选择首先要以安全为首要目的，要采用国产嵌入式平台，其次，解算结果要通过屏幕显示分划的方式显示出来，其处理器要具备视频处理能力。海思hi3559av100是专业的超高清移动相机soc，它支持多路sensor的输入，多路isp图像处理。它集成了双核a73和双核a53，其大小核架构和双操作系统使其功耗和启动时间达到均衡。其高效且丰富的计算资源支撑了其在产品中的广泛应用。海思hi3559av100采用先进的12nm低功耗工艺和小型化封装，同时支持ddr4/lpddr4，使其支持产品的小型化设计，尤其像观瞄系统这种便携型手持单兵作战武器更是对高续航能力及便携性有很高的要求。hi3559av100除具备强大的图像处理能力之外，其低功耗及小型化使其满足高续航及便携性的需求，因此选用海思嵌入式平台hi3559实现。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于国产化soc平台的高精度低延时弹道解算模块及其方法，本专利技术是在结合工程应用背景的基础上提出的一种弹道解算算法模块，并在国产嵌入式soc平台上实现，其应用于单兵作战武器的观瞄系统中。通过将炮目距离、温度、风速等参数送入该弹道解算算法模块进行弹道解算后，调整观瞄屏幕中攻击十字分划的位置，实现对攻击目标的精准打击，大大提高了射手的射击精度，提升了武器的智能化水平。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于国产化soc平台的高精度低延时弹道解算模块，包括：温湿度传感器、气压传感器、姿态传感器、旋转编码器、激光测距机、国产单片机、海思嵌入式平台hi3559、机芯、镜头和显示屏；
3、其中，所述国产单片机分别与所述温湿度传感器、所述气压传感器、所述姿态传感器、所述旋转编码器、所述激光测距机、所述机芯和所述海思嵌入式平台hi3559电性相连；所述海思嵌入式平台hi3559与所述显示屏电性相连；所述机芯与所述镜头电性相连。
4、优选的，所述温湿度传感器采用th06传感器，用于检测外界气温及湿度；所述气压传感器采用hp206传感器，用于检测外界气压大小。
5、优选的，所述姿态传感器采用jy901传感器，用于检测瞄镜的俯仰角及水平航向角。
6、优选的，所述国产单片机采用n32g452rbl7作为数据实时采集处理的处理器，外围传感器及设备通过i2c或串口的方式接入到所述国产单片机，并通过串口将所述外围传感器及设备获取的外部参数发送到所述海思嵌入式平台hi3559中进行弹道解算。
7、优选的，包括如下工作原理：
8、外界数据通过国产单片机接入进来，所述国产单片机对温度、湿度、距离外界数据进行实时采集、处理，并组成统一的数据帧格式传输给海思嵌入式平台hi3559的弹道解算模块中进行解算处理，海思嵌入式平台hi3559需要通过旋转编码器控制qt菜单的方式来控制弹道解算模块的工作模式，解算后的结果通过攻击分划显示偏移的方式显示在qt界面，并叠加在原视频中一起通过显示屏显示出来。
9、本专利技术还提供了一种基于国产化soc平台的高精度低延时弹道解算方法，采用如上述所述的一种基于国产化soc平台的高精度低延时弹道解算模块，包括如下步骤：
10、步骤s1：首先判断采集的距离、温度、横风参数值是否处于正常数据范围内，若有其中一个超出范围，则不进行弹道解算；
11、步骤s2：若距离、温度、横风参数值均处于正常数据范围内，则导入射表，进行弹道解算；所述射表包括射表1和射表2；其中射表1用于解算垂直偏移量，射表2用于解算水平偏移量；
12、步骤s3：将水平偏移量和垂直偏移量通过攻击分划显示偏移的方式显示在qt界面，并叠加在原视频中一起通过显示屏显本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于国产化SOC平台的高精度低延时弹道解算模块，其特征在于，包括：温湿度传感器、气压传感器、姿态传感器、旋转编码器、激光测距机、国产单片机、海思嵌入式平台Hi3559、机芯、镜头和显示屏；
2.如权利要求1所述的一种基于国产化SOC平台的高精度低延时弹道解算模块，其特征在于，所述温湿度传感器采用TH06传感器，用于检测外界气温及湿度；所述气压传感器采用HP206传感器，用于检测外界气压大小。
3.如权利要求1所述的一种基于国产化SOC平台的高精度低延时弹道解算模块，其特征在于，所述姿态传感器采用JY901传感器，用于检测瞄镜的俯仰角及水平航向角。
4.如权利要求1所述的一种基于国产化SOC平台的高精度低延时弹道解算模块，其特征在于，所述国产单片机采用N32G452RBL7作为数据实时采集处理的处理器，外围传感器及设备通过I2C或串口的方式接入到所述国产单片机，并通过串口将所述外围传感器及设备获取的外部参数发送到所述海思嵌入式平台Hi3559中进行弹道解算。
5.如权利要求1所述的一种基于国产化SOC平台的高精度低延时弹道解算
6.一种基于国产化SOC平台的高精度低延时弹道解算方法，采用如权利要求1～5任一项所述的一种基于国产化SOC平台的高精度低延时弹道解算模块，其特征在于，包括如下步骤：
7.如权利要求6所述的一种基于国产化SOC平台的高精度低延时弹道解算方法，其特征在于，所述步骤S2中的射表以文件的形式存储在海思嵌入式平台Hi3559的Linux系统中，设备启动时，通过读取射表文件将射表数据读取到缓存中，启动弹道解算后读取缓存中的射表数据进行解算；若更换射表，只需更换射表文件即可。
8.如权利要求6所述的一种基于国产化SOC平台的高精度低延时弹道解算方法，其特征在于，所述步骤S2中的垂直偏移量包括如下解算方法：
9.如权利要求6所述的一种基于国产化SOC平台的高精度低延时弹道解算方法，其特征在于，所述步骤S2中的水平偏移量包括如下解算方法：
10.如权利要求8或9所述的一种基于国产化SOC平台的高精度低延时弹道解算方法，其特征在于，所述三点抛物线插值的公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于国产化soc平台的高精度低延时弹道解算模块，其特征在于，包括：温湿度传感器、气压传感器、姿态传感器、旋转编码器、激光测距机、国产单片机、海思嵌入式平台hi3559、机芯、镜头和显示屏；
2.如权利要求1所述的一种基于国产化soc平台的高精度低延时弹道解算模块，其特征在于，所述温湿度传感器采用th06传感器，用于检测外界气温及湿度；所述气压传感器采用hp206传感器，用于检测外界气压大小。
3.如权利要求1所述的一种基于国产化soc平台的高精度低延时弹道解算模块，其特征在于，所述姿态传感器采用jy901传感器，用于检测瞄镜的俯仰角及水平航向角。
4.如权利要求1所述的一种基于国产化soc平台的高精度低延时弹道解算模块，其特征在于，所述国产单片机采用n32g452rbl7作为数据实时采集处理的处理器，外围传感器及设备通过i2c或串口的方式接入到所述国产单片机，并通过串口将所述外围传感器及设备获取的外部参数发送到所述海思嵌入式平台hi3559中进行弹道解算。
5.如权利要求1所述的一种基于国产化soc平台的...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜凯，王洪涛，李文，王世允，赵志堃，刘晓宇，戴涧，唐骏，
申请(专利权)人：江苏北方湖光光电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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