视频电子分划叠加系统设计

分享到:

长期以来,部队执勤、反恐所使用的轻武器大部分使用机械瞄准,即三点一线,这种依靠射手目视估计运动目标的距离、方向、速度,判断瞄准位置的方式射击命中率低,射击人员暴露,对人身安全带来威胁。为了提高部队作战灵活性、昼夜作战能力以及自我保护能力,近年来单兵武器配备符合机动性要求的小型化(微光、热成像、可见光CCD)视频电子瞄具,已成为重要的发展方向。轻武器视频瞄准器是美军“地面勇士”系统中单兵作战头盔化夜视眼镜的基本载体。
    视频字符叠加是在模拟视频信号中混入按照视频时序格式排列的字符点阵电压,实现把封装在存储器中的字符数据,按照像元位置与扫描时间的映射关系,通过模拟开关与原始视频图像信号切换,合成为新的标准视频信号输出,从而在屏幕的指定位置上显示出人为添加的字符信息。轻武器视频电子分划瞄准系统摒弃了传统的机械瞄准,将瞄准十字分划与视频图像信号进行电子叠加,用十字分划压住目标进行射击,瞄准精度较高,而且可根据环境温度、风速等因素改变瞄准分化,构成简易电子火控系统,提高射击的一次命中率。同时,这也能改变传统射击方式,真正实现人枪分离,提高官兵的自我保护能力。它与普通视频字符叠加系统的关键区别就是叠加分划线要进行可控二维满屏移动、叠加的字符具有实时显示更新功能、分划线位置精度要达到像素级水平。设计采用模块化方式,硬件系统可靠性强,集成度高,具有通用性,能与火控系统结为一体,也能与其他功能模块结合,形成能够自动测距、测速、调整放大倍率和修正偏差的全天候观、测、瞄合一的综合瞄准设备,提高了武器的作战效能,使单兵战斗武器具备全天候的精确射击能力。

1 系统总体设计
   
本主系统由CCD视频图像采集器、单片机、视频叠加显示芯片、供电电路、显示器、键盘及相关电路系统组成,同时预留温度传感器、风速风向传感器、电子罗盘、激光测距仪接口,实现了叠加图像与场景图像同显、手动调节瞄准用十字分划位置。外接12 V锂电池供电,经7805转化为供单片机使用的5 V,系统设置提供掉电存储。其系统硬件设计原理框图如图2所示。


    考虑到实现功能以及设计小型化的要求,系统采用STC12C5608单片机作为主控芯片,它采用了高性能的处理器结构,可以满足多方面的性能要求,高性能、低成本、低功耗、小体积特别适合于集成度要求高、充电不便的场合。同时,本款单片机同时具备SPI串行接口和UART串行接口,由于视频叠加模块只有SPI兼容串行接口而没有UART接口,所以单片机不但充当上位机通过串口发送数据到视频叠加芯片的中介,而且也作为十字分划线在键盘控制下实现全屏幕移动的主控芯片,以及传感器信息的处理器。