CN105651121A - 无线自动语音报靶系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无线自动语音报靶系统，包括光电靶，该光电靶包括靶框、以及设置在靶框内的靶芯，该靶芯包括依次电性连接的光电矩阵模组、数据采集模块、数据处理模块、无线发射模块；报靶显示系统，该报靶显示系统包括无线接收模块、计算机处理模块、显示模块、语音模块，计算机处理模块用于控制显示模块进行弹点模拟以及驱动语音模块进行语音报靶。本发明采用无线自动语音报靶系统，长期不用更换靶纸，延长了靶纸的射击使用寿命，对靶场场地没有要求，无需架设线路，具有极高的稳定性、可靠性，大大降低了维护成本，通过计算机解算编程，实现自动语音报靶，减少了人工报靶的误差和保障了报靶人员的生命安全。

Description

无线自动语音报靶系统

技术领域

本发明涉及报靶系统，尤其涉及一种无线自动语音报靶系统。

背景技术

目前,在部队射击训练、考核和比赛中,示靶、检靶和成绩记录主要依靠人工完成,这种做法不但效率低、可靠性差,而且存在安全隐患人力资源浪费的不足，人工成本极高。不但很大程度上影响报靶的结果，判靶效率低，而且不利于射击者准确地了解自己的成绩，不利于打靶水平的提高。传统人工报靶主要有四个方面的不足具体表现为：

1）依赖于报靶者的判靶经验，效率比较低，人工成本高。

2）当靶板上弹着点多时，报靶员很难识别新旧弹孔，报靶误差极大，直接影响射击训练质量。

3）射击未完全结束时，补靶员现身靶壕外或在补靶员察看靶板报靶和补靶时，射击位管理者若稍有疏忽，就易出现枪支走火，造成人员伤亡，安全隐患极大。

4）容易出现弄虚作假的现象。

自动报靶是随着现代科学技术的巨大进步发展起来的新型报靶技术。目前，我军的射击训练器材性能情况还很落后，大多数是人工报靶，少数是自动报靶系统。其主要原因是:1、自动报靶系统科技含量高，成本相对较高;2、目前国内的自动报靶系统技术不够成熟，系统环境适应性差、性能单一，不能满足部队训练需求;3、少数模拟训练系统，只能进行模拟训练，不能实行实弹射击，训练质量难以保证。

因此，射击训练器材应重点放在真正实用的“靶场射击训练无线自动报靶系统”的研发上。

国内大部分研究目前仍然只停留在理论层面上，并没有真正的符合市场需求的产品问世。为适应科技强军的需要，国内有许多单位对此进行研究，相继开发出多类射击自动报靶系统：1、双层电极短路采样系统；2、半导体电子靶系统；3、基于图像处理的报靶系统；4、超声定位自动报靶系统；5、激光自动报靶系统；6、电极短路采样系统。

以上几种报靶系统均存在的很多问题，电极短路采样系统报靶着弹率太低，无法满足训练和比赛的需求。半导体电子靶系统设计简单，维护简便，有较高的报靶精确度，但是由于价格过于昂贵，无法大范围推广和规模化生产。基于图像处理的报靶系统实现功能简单，报靶公正，但是报靶的精度低，并不能够实现同步实时报靶，相应过慢。超声定位自动报靶系统对环境适应度高，能够在黑暗和电磁干扰等复杂环境中使用，有足够的报靶精度可以大范围推广。激光自动报靶系统是目前报靶精度最好的，零耗材使用的，满足报靶精度和效率的条件，就是其成本略高，相信随着使用时间的增加，零耗材的使用会使得其更利于训练和比赛。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于光电靶心的无线自动语音报靶系统。

本发明采用的技术方案是：

无线自动语音报靶系统，包括

光电靶，该光电靶包括靶框、以及设置在靶框内的靶芯，该靶芯包括依次电性连接的光电矩阵模组、数据采集模块、数据处理模块、无线发射模块，所述光电矩阵模组由设置在靶框内侧X轴、Y轴方向上的N对发射管和接收管组成；

报靶显示系统，该报靶显示系统包括无线接收模块、计算机处理模块、显示模块、语音模块，该无线接收模块用于接收所述无线发射模块发送的打靶数据，并反馈给计算机处理模块去识别处理，计算机处理模块用于控制显示模块进行弹点模拟以及驱动语音模块进行语音报靶。

其中，所述发射管为激光二极管或发光二极管，所述接收管为光敏二极管。

进一步，所述靶框为防弹钢材制作的保护外框，该保护外框表面贴有橡胶层。

进一步，所述靶框背面固定有靶纸，该靶纸为人形靶或胸环靶。

进一步，所述光电靶还包括支撑柱、底座，该支撑柱底部固定在底座、顶部与靶框固定，底座下设置有四个带限位机构的万向轮。

进一步，所述底座还设置有两个可拆卸安装的地钉。

进一步，所述报靶显示系统还包括与计算机处理模块连接的数据存储模块。

本发明的有益效果：

1）传统报靶系统在靶上加装电子感应器件，极易被子弹打坏，而造成误报、频繁更换靶纸，后期使用维护成本极高。本发明采用无线自动语音报靶系统，长期不用更换靶纸，延长了靶纸的射击使用寿命。

2）传统的报靶系统需要在靶场铺设多根数据传输线，对靶场的环境要求极高，且线路维护难度大。本发明“无线自动语音报靶系统”采用数字无线发射接收信号数据，对靶场场地没有要求，无需架设线路，具有极高的稳定性、可靠性，大大降低了维护成本。

3）本发明“无线自动语音报靶系统”采用语音集成模块，通过计算机解算编程，实现自动语音报靶，减少了人工报靶的误差和保障了报靶人员的生命安全。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

图1是本发明无线自动语音报靶系统的原理图；

图2是本发明光电靶的装配图；

图3是本发明光电靶的分解图；

图4是本发明光电矩阵模组的示意图；

图5是本发明报靶显示系统的工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明无线自动语音报靶系统，主要由光电靶1、报靶显示系统2等两大部分组成，其中：

光电靶1包括靶框10、以及设置在靶框10内的靶芯20，该靶芯20包括依次电性连接的光电矩阵模组11、数据采集模块12、数据处理模块13、无线发射模块14，所述光电矩阵模组11由设置在靶框10内侧X轴、Y轴方向上的800对发射管和接收管组成；

报靶显示系统2包括无线接收模块21、计算机处理模块22、显示模块23、语音模块24，以及与计算机处理模块22连接的数据存储模块25，该无线接收模块21用于接收所述无线发射模块14发送的打靶数据，并反馈给计算机处理模块22去识别处理，计算机处理模块22用于控制显示模块23进行弹点模拟以及驱动语音模块24进行语音报靶，数据存储模块25用于实时接收并按比赛规则记录、汇总各个运动员的比赛成绩和累计成绩。

此外，光电靶1与报靶显示系统2各自带有供电模块，由于供电部分为常规技术，不属于本技术方案的保护点，因此图中未示出。

如图2、图3所示，光电靶1除了包括靶框10与靶芯20，还包括靶纸40、支撑柱50、底座60，靶纸40固定在靶框10背面，靶纸40为常用的人形靶或胸环靶，支撑柱50底部固定在底座60、顶部与靶框10固定，起到固定靶芯高度的作用，当然，支撑柱50也可采用伸缩杆，从而能根据需要调整靶芯高度，为了便于移动与运输，底座60下设置有四个带限位机构的万向轮70，限位机构可锁紧万向轮70，防止射击时光电靶1移动，此外，底座60还设置有两个可拆卸安装的地钉80，利用地钉80与地面固定，可以使得本技术方案的光电靶1适用于不平整的地形，比如山地。

由于靶芯20四周密集安装800只发光二极管，800只光敏二极管，当实弹射击训练时，如果子弹打中靶芯20边框，子弹会射穿靶框，破坏光电二极管，使该组二极管不能正确反映射击位置而发生错报、误判。因此，靶框10为防弹钢材制作的保护外框，该保护外框表面贴有约50mm厚的橡胶层30，当子弹射击靶框10时，橡胶层30会产生一定缓冲作用，并防止子弹反弹，造成不必要的误伤。

本系统对光束的准直性和横截面积有较高要求，因为在靶芯20的边框上需要安装X、Y方向各数百个发光元器件，这就要求器件体积小，且光束、光斑小。红外激光二极管具有这样的特性，利用激光二极管和透镜组合构成发射装置,可以达到理想的效果。考虑到高精度的红外激光二极管成本较高，也可以采用普通、价廉的发光二极管来代替，可以降低成本，根据客户的需求而定。

如图4所示，为光电矩阵模组21的网状结构，将靶纸40置于网状结构后方并与之同轴,当子弹穿越激光网络,并打破网状结构时,会阻断相应位置处X、Y两个方向上各四路激光(x,y)坐标,从而使接收管(光敏二极管)开关状态发生变化。通过对光敏二极管开关状态进行编码,便可将子弹穿过时对应的光敏二极管状态进行记录,利用单片机对该信号进行处理,便可得到弹着点的坐标和环数。

无线报靶系统是在靶体的四周以垂直方向和水平方向对应安装两套八排高灵敏度的光电收发装置(发光二极管)。这两组排列密集的发光器件所发出的光线将靶划分为矩阵式的网格状。每个小网格对应着靶上的一个方形区域。每一组垂直方向和水平方向光电器件编号的组合，就是靶上对应点的坐标。在每组相邻的光电器件间距小于子弹直径的情况下，每次弹丸通过靶体的瞬间，都会在垂直方向和水平方向上切断至少四根的光线，光线的明暗变化又使感光器件的电气参数(如输出电平)发生变化。这样，就可以通过单片机等可编程设备来收集这些感光器件的编号，形成弹着点坐标，然后再通过查表等方式获取弹着点的数。采用高性能二极管，通过横向400个和纵向400个二级管组成的光网，组成160000个像素的光矩阵，每个区域里面都对应虚拟坐标的位置。采用自己独立研发的核心算法软件，迅速识别出实际位置与虚拟位置的对应规则，将打靶数据及时，准确的反馈给射手。

我们知道，95式自动步枪的连发速率低于800发/min,而一般枪械的连发速率为1000发/min，即弹头着靶时间间隔约为60ms。该自动报靶系统进行数据采集的时序间隔在10S-600ms范围内连续可调。因此，在时间间隔上完全可以分辨出连发射击时子弹的先后顺序，并可以实现依次进行数据采集。

为排除昆虫等干扰物对数据采集的影响，将收发阵列中激光发射器和接收器配对所对应的X轴、Y轴在Z轴（即子弹飞来的方向）错开约40mm左右的距离安装，干扰物运动速度相比子弹低很多，则根据X轴和Y轴上光电二极管同时持续发生信号变化的时间来辨别干扰物是否存在，我们在软件的时间处理中，对此类时间特征进行甄别，从而将着弹点与外界干扰物进行区分识别处理，解决了误报、错报的问题。

整个系统非常简洁，模块化设计易于调试，要注意的是靶上光电转换电路的调试，因为光电二极管、光敏二极管数量较多，各有800个制作印制电路板上密集串联起来，为抗自然光干扰，光敏二极管安装位置凹入框架里面一点。

该系统要求光电二极管能够检测到子弹快速遮挡光路这一动作,这主要由光电二极管的响应时间决定。通常弹头的典型长度大于1cm，弹速的典型值为1000m/s，因此，被遮挡光路的有效长度大于5mm，由此得出子弹遮挡光路的时间大于5ms，普通光电二极管的响应时间小于0.1ms即可以满足测量要求。可见，收发光电阵列有足够的响应时间来捕捉射出的子弹影像。

该系统无线发射模块14的发射原理为：将弹头穿过光电列阵的X、Y轴坐标，将对应的光电阻断信号坐标经过光电转换编码处理，可以在连发射击时得到每发着弹的弹着点数据，采集到的阵列数据通过433MHz的串行无线数传模块来进行传输，该模块可实现双向收发，传输距离在1Km以上，可满足野外实弹射击时对射击传输的要求。另一端接收原理为：当后端无线接收模块21接收到前端射击后给出的坐标信号后，软件将自动解算这一信号，并将在计算机的显示屏上还原出坐标弹着点位置。

如图5所示，本系统主要解决的问题在于如何把靶中的光电位置信号数据转换为显示数据以及相应的录制好的语音段的地址，由于此二者间没有直接可描述的函数关系，故采用结构表格的方式，然后用查表的方法实现数据的转换，驱动显示与语音芯片，报靶软件基于SQLServer2005数据库软件开发，能够实现射击数据的综合管理，提供精确报靶显示、数据统计、历史数据查询、数据分析等功能，能够有效提高射击训练的效率。

以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.无线自动语音报靶系统，其特征在于：包括

光电靶（1），该光电靶（1）包括靶框（10）、以及设置在靶框（10）内的靶芯（20），该靶芯（20）包括依次电性连接的光电矩阵模组（11）、数据采集模块（12）、数据处理模块（13）、无线发射模块（14），所述光电矩阵模组（11）由设置在靶框（10）内侧X轴、Y轴方向上的N对发射管和接收管组成；

报靶显示系统（2），该报靶显示系统（2）包括无线接收模块（21）、计算机处理模块（22）、显示模块（23）、语音模块（24），该无线接收模块（21）用于接收所述无线发射模块（14）发送的打靶数据，并反馈给计算机处理模块（22）去识别处理，计算机处理模块（22）用于控制显示模块（23）进行弹点模拟以及驱动语音模块（24）进行语音报靶。

2.根据权利要求1所述的无线自动语音报靶系统，其特征在于:所述发射管为激光二极管或发光二极管，所述接收管为光敏二极管。

3.根据权利要求1所述的无线自动语音报靶系统，其特征在于:所述靶框（10）为防弹钢材制作的保护外框，该保护外框表面贴有橡胶层（30）。

4.根据权利要求1或3所述的无线自动语音报靶系统，其特征在于:所述靶框（10）背面固定有靶纸（40），该靶纸（40）为人形靶或胸环靶。

5.根据权利要求4所述的无线自动语音报靶系统，其特征在于:所述光电靶（1）还包括支撑柱（50）、底座（60），该支撑柱（50）底部固定在底座（60）、顶部与靶框（10）固定，底座（60）下设置有四个带限位机构的万向轮（70）。

6.根据权利要求5所述的无线自动语音报靶系统，其特征在于:所述底座（60）还设置有两个可拆卸安装的地钉（80）。

7.根据权利要求1所述的无线自动语音报靶系统，其特征在于:所述报靶显示系统（2）还包括与计算机处理模块（22）连接的数据存储模块（25）。