观瞄系统是一种光机电控一体化的装置,在侦察、预警、制导和火控等武器装备中得到大量应用,能接收区域目标图像,识别目标运动状态,引导信息决策、辅助火力打击,往往是武器装备中造价较高乃至最高的部分。随着武器智能化和装备信息化的飞速发展,对观瞄系统提出了越来越高的火控和修正性能的要求,在现代战争中,提高轻武器远距离射击精度也始终是世界各国关注的首要问题。本文以智能观瞄系统建模和火控修正问题的研究为核心,主要研究工作如下:1.基于国产化元器件设计光机电控一体化系统。以国产华为海思Hi3559A主控为核心,外设包括可见光、红外探测器和目镜、激光测距仪、校枪装置等光学器件,也包括环境感知板、电击发装置、平板电脑、电源组件等模块,以主控为核心对观瞄系统各模块进行电气连接设计,基于Linux平台进行系统功能测试和验证;2.研究火控解算模型和软件工作的实现方法。立足高精度步枪的功能需求,分析观瞄系统的工作模式,设计了外部环境感知电路板,在环境自动感知基础上结合射表设计了火控解算算法,研究智能观瞄系统瞄准——击发坐标系变换,设计软件工作流程;3.研究瞄准线抖动规律和人体射击过程动力学特性。根据卧姿有依托狙击动作要领,分析因枪托抵肩造成的瞄准线抖动特性,建立了简化的人枪协同作用坐标系和人体主要关节刚体假设模型,推导了人体核心关节间欧拉动力学方程和运动学耦合特性,提出了人体射击运动过程的目标随动方程,建立Simulink人体射击运动过程扰动观测器模型,为后续研究火控偏差提供理论依据;4.研究火控偏差修正和预测方法。分析因系统误差造成瞄准线偏差的因素,研究瞄准线偏差时间补偿与递推之间的关系,在标准Kalman滤波基础上,采用非线性扩展Kalman滤波方法,对图像测量滞后、电击发装置延迟和传感器噪声三类系统误差造成的瞄准线偏差进行补偿,建立Simulink人体射击运动过程的滤波预测算法模型;5.拓展研究观瞄吊舱宏微复合机电一体化系统。研究超轻型两轴四框架结构设计方法和机械系统载荷分析,分别采用超声电机和音圈电机作为宏微复合系统的粗级和精级驱动,设计宏微复合电气系统,实现了粗级和精级驱动电路“一板两用”,分析轴系几何偏心误差,建立欧拉动力学模型,设计了宏微复合关节控制器,并结合智能观瞄系统的研究基础,提出了班组智能无人狙击作战系统构想。