一种空投物落点在瞄具中位置的确定方法以及相应的瞄具与流程

1.本发明涉及空投技术领域，特别是空投物落点在瞄具中位置的确定方法，本发明还提供了根据此方法设计的可在瞄具中显示空投物落点位置的瞄具。


背景技术：

2.空投货物是指利用飞机或飞行器向地面投送物资等，空投方式多应用于救灾等紧急情况。精确控制的空投技术是一种新型投送物资的手段。在军事上，空投保障是实现物资战略、战役机动保障的重要方式，是空降部队及敌后作战部队后续补给的主要手段。尤其在时间紧迫、跨海作战、水陆交通被阻断的战争中，利用空投向前沿部队、敌后部队或救灾部队实施保障，保持部队的生存能力和战斗力具有特别重要的意义。在民用方面也是救援物资送达的重要方式之一。
3.空投成功率偏低仍是目前空降及装备空投无法解决的问题，特别是在复杂气候和地形条件下。在空投物实施伞降过程中，正确地进行投放点计算，准确掌握投放时机，是使物资降落在预定着陆场内的一个重要条件。它不仅关系到着陆安全，而且关系到缩短着陆后收集空投物资的时间。
4.固定翼飞机在飞行过程中空投用的是投掷用的瞄具。当飞机接近目标区时，瞄准手找到目标后，轰炸瞄准手就可以把目标置于瞄具视野正中，但此时空投物自由落体有一定的时间，该时间随着飞行高度的变换而不同，在空投物自由落体的这段时间内，飞机本身也在持续飞行，因此空投物会随着飞机飞行而在目镜视野中不断“偏移”，落点会始终位于瞄具中心点前方，换句话说，瞄准手如果根据瞄具的中心点作为准星来投掷，实际上是不可能将空投物投到正确的落点的。因此如何把空投物丢到地面上一个很精准的一个地方，就是我们需要解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种空投物落点在瞄具中位置的确定方法以及相应的瞄具，本发明的目的是实现对空头物落地点的预估，将预估结果作为动态准星在瞄具屏幕中显示，让瞄准手可以准确掌握投放时机，只要在动态准星与预定落点对准时进行投放，就可以使空投物资准确降落在预定位置。
6.为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
7.一方面，本发明提供了一种空投物落点在瞄具中位置的确定方法，该方法包括以下步骤：
8.第一步：确定初始条件：
9.设空投物所在飞行器的飞行高度为h，飞行速度为v，镜头参数为z，风阻参数为f，瞄具在纵向上的像素总个数为x；
10.第二步：计算空投物自由落体时间：
11.由于高度h已知，则空投物从高度h下落到地面的时间t，根据自由落体公式h＝1/
2gt2，其中g为重力加速度,在地球上g≈9.8m/s2，则下落时间
12.第三步：计算空投物自由落体时间内在地面上的位移距离：
13.根据上一步得到的下落时间t，乘以飞行速度v，根据上一步得到的下落时间t，乘以飞行速度v，
14.第四步：计算空投物在地面上的位移距离反应在瞄具中与瞄具中心点的像素距离：
15.根据高度h和镜头参数z，计算出镜头在此高度h下能够覆盖的纵向宽度h*z；由于瞄具是以画面中心点为原点的，则除以2计算出瞄具中心点以上的宽度为由于瞄具在纵向上的像素个数为x，则瞄具中心点以上的的像素个数为1/2*x；
16.将空投物的地面位移除以瞄具覆盖宽度再乘以瞄具像素1/2*x，并考虑风阻参数f，得出空投物落地点相对瞄具中心点纵向偏移的像素值为
17.所述镜头参数z是指瞄具上的镜头高度与它所能覆盖的地面纵向长度的比值。
18.所述速度其中v
x
,vy分别为x,y轴上的速度分量。
19.另一方面，本发明提供了一种根据上述方法制造的可在镜头中显示空投物落点位置的瞄具，所述瞄具除中心点外具有一个动态准星，所述动态准星指示了空投物在当前状态下空投后的预计位置，所述动态准星的位置确定方式是计算出其相对于瞄具中心点纵向偏移的像素值为
[0020][0021]
上式中x为瞄具在纵向上的像素总个数，v为空投物所在飞行器的飞行速度，f为风阻参数，h为飞行高度，z为镜头参数。
[0022]
由于采用上述技术方案，本发明实施的优点是：
[0023]
本发明通过对空投物落点在瞄具中位置的确定，实现了对空头物落地点的预估，将预估结果显示为动态准星在瞄具屏幕中，让瞄准手可以准确掌握投放时机，瞄准手只要在动态准星与预定落点对准时进行投掷空投物，就可以使空投物资准确降落在预定位置。本发明在军用方面对保持部队的生存能力和战斗力，以及在民用救援物资的送达具有重要的意义。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领
域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]
图1是本发明空投物在不同高度的下落时间和地面位移距离示意图。
[0026]
图2是本发明空投物落点在瞄具中相对中心点的像素偏移示意图。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
设飞行高度是h，飞行速度是v，镜头参数是z，镜头参数z是指空中瞄具上的镜头高度与它所能覆盖的地面纵向长度的比值，风阻参数为f，风阻参数f反映的是飞机在飞行时的空气阻力，飞机的风阻系数在0.08～0.1。
[0029]
首先根据公式即如果知道高度h，能够算出下落时间t，则空投物从多少高度h掉下来，能够算出空投物的下落时间t，其中g为重力加速度,在地球上g≈9.8m/s2，
[0030]
获得下落时间t后，再乘以速度v，这个式子算出了自由落体的时间在地面上行走的位移距离。速度其中v
x
,vy分别为x,y轴上的速度分量。如果是固定翼飞机，则速度v即沿x轴向前的速度，如果是多旋翼飞机，则飞行方向可以是任意方向，因此速度v需要通过轴矢量计算得出。
[0031]
然后要计算地面上的位移在镜头中与中心点的像素距离；由于高度h是确定的，乘以镜头参数z以后，能够知道镜头在此高度下能够纵向覆盖多宽。
[0032]
又由于在最终的画面当中是以中心点为原点的，所以要除以2，这里取常用镜头分辨率1920*1080为例，则镜头纵向像素是1080像素，以中心点取一半就是540像素。
[0033]
地面位移除以镜头中相对占比的距离再乘以像素540，最后得出即算出了空投物地点相对镜头中心点纵向偏移了多少个像素(图2)。
[0034]
【实施例一】
[0035]
参见图1，当飞机的高度h＝100米，向前飞行速度v＝35米/秒，镜头参数z＝1，风阻参数f＝0.1，瞄具分辨率为1920*1080像素，计算此时落点在瞄具中的位置。
[0036]
当高度h＝100米，根据自由落体公式h＝1/2gt2，则100＝4.9t2,得出下落时间t＝
4.5秒，已知速度v＝35米/秒(v
x
＝35，vy＝0)，得出空投物在地面位移距离＝157.5米，已知镜头参数z＝1，风阻参数f＝0.1，则空投物落点从中心点向前的偏移像素＝170像素。由于瞄具镜头的纵向像素是1080像素，中心点就是1080/2＝540像素，则落点的纵向像素坐标是中心点向前170像素即540-170＝370，落点的横向坐标与中心点的横向坐标一致为1920/2＝960，将此像素坐标(960,370)作为“动态准星”位置显示在瞄具中。
[0037]
【实施例二】
[0038]
参见图1，当飞机的高度h＝200米，速度v＝35米/秒，镜头参数z＝1，风阻参数f＝0.1，瞄具分辨率为1920*1080像素，计算此时落点在瞄具中的位置。
[0039]
当高度h＝200米，根据自由落体公式h＝1/2gt2，则200＝4.9t2,得出下落时间t＝6.3秒，已知速度v＝35米/秒(v
x
＝35，vy＝0)，得出空投物在地面位移距离＝220.5米，已知镜头参数z＝4，风阻参数f＝1，则空投物落点从中心点向前的偏移像素＝119像素。由于瞄具镜头的纵向像素是1080像素，中心点就是1080/2＝540像素，则落点的纵向像素坐标是中心点向前119像素即540-119＝421，落点的横向坐标与中心点的横向坐标一致为1920/2＝960，将此像素坐标(960,421)作为“动态准星”位置显示在瞄具中。
[0040]
【实施例三】
[0041]
参见图1，当飞机的高度h＝400米，速度v＝35米/秒，镜头参数z＝1，风阻参数f＝0.1，瞄具分辨率为1920*1080像素，计算此时落点在瞄具中的位置(从中心点向前的像素值)。
[0042]
当高度h＝400米，根据自由落体公式h＝1/2gt2，则400＝4.9t2,得出下落时间t＝9.0秒，已知速度v＝35米/秒(v
x
＝35，vy＝0)，得出空投物在地面位移距离＝315米，已知镜头参数z＝4，风阻参数f＝1，则空投物落点从中心点向前的偏移像素＝85像素。由于瞄具镜头的纵向像素是1080像素，中心点就是1080/2＝540像素，则落点的纵向像素坐标是中心点向前85像素即540-85＝455，落点的横向坐标与中心点的横向坐标一致为1920/2＝960，将此像素坐标(960,455)作为“动态准星”位置显示在瞄具中。
[0043]
【实施例四】
[0044]
参见图1，当飞机的高度h＝800米，速度v＝35米/秒，镜头参数z＝1，风阻参数f＝0.1，瞄具分辨率为1920*1080像素，计算此时落点在瞄具中的位置(从中心点向前的像素值)。
[0045]
当高度h＝800米，根据自由落体公式h＝1/2gt2，则800＝4.9t2,得出下落时间t＝12.8秒，已知速度v＝35米/秒(v
x
＝35，vy＝0)，得出空投物在地面位移距离＝448米，已知镜头参数z＝4，风阻参数f＝1，则空投物落点从中心点向前的偏移像素＝60.5像素。由于瞄具镜头的纵向像素是1080像素，中心点就是1080/2＝540像素，则落点的纵向像素坐标是中心点向前60.5像素即540-60.5＝479.5，落点的横向坐标与中心点的横向坐标一致为1920/2＝960，将此像素坐标(960,479.5)作为“动态准星”位置显示在瞄具中。
[0046]“动态准星”位置的确定实现了对空头物落地点的预估，瞄准手根据显示在瞄具屏幕中的“动态准星”，可以准确掌握投放时机，瞄准手只要在动态准星与预定落点对准时进行投掷空投物，就可以使空投物资准确降落在预定位置。本发明在军用方面对保持部队的生存能力和战斗力，以及在民用救援物资的送达具有重要的意义。
[0047]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。