CN114199075A - 一种模拟胸环靶激光训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种模拟胸环靶激光训练系统，主控制系统通过数传电台与上位机进行通信；主控制系统通过蓝牙模块与子设备进行连接，通过GPS模块来定位靶标；激光接收模块接收激光发射器的激光信号，激光接收模块包括四块激光接收阵列，每块激光接收阵列均通过设置的编号拨码开关来确定各自编号，包括若干激光接收传感器；每一次射击时各激光接收阵列均将对应激光接收传感器位置各点及编码信息传输到主控制模块，主控制模块将接收到的射击激光对应点的激光信息传输到后台系统。本发明能够模拟实战训练，具体便携性、安全性和定位精度高。

Description

一种模拟胸环靶激光训练系统

技术领域

本发明涉及射击训练技术领域，具体涉及一种模拟胸环靶激光训练系统。

背景技术

实弹射击训练是最常见的训练科目，且大多数训练现场仍采用人工报靶的形式进行射击训练，这种方式不仅效率低下，还有极大的安全隐患。而且人工报靶容易产生作弊行为，不利于射击水平的提高。

为适应训练智能化的需要，使用激光射击系统模拟实弹射击，在节省弹药的同时又能提高训练的安全性并获得与实弹射击同样的效果。

目前使用的训练靶标大部分都是跟实弹相关，有小部分激光模拟训练用的靶标无法做到精确反馈射击结果，或者是采集非常麻烦。再加上射击训练需要频繁的进行，如果没有可以精确反馈射击结果且能多次使用的训练靶标，会使得演习训练效率低下。实弹训练危险性大，容易发生安全事故，训练成本较高。

为运用靶标模拟器材提高战术训练水平和训练质量，迫切需要一种可以有效解决射击训练的胸环靶标。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种模拟胸环靶激光训练系统。

技术方案：本发明一种模拟胸环靶激光训练系统，包括主控制系统、上位机（例如智能平板或智能手机）和后台系统；所述主控制系统包括主控制模块，以及由主控制模块控制的激光接收模块、数传电台、蓝牙模块和GPS模块；主控制系统通过数传电台与上位机进行通信；主控制系统通过蓝牙模块与子设备进行连接，通过GPS模块来定位靶标；激光接收模块接受激光发射器的信号，包括四块激光接收阵列，每块激光接收阵列均通过设置的编号拨码开关来确定各自编号，包括若干激光接收传感器；每一次射击时各激光接收阵列均将对应激光接收传感器位置各点及编码信息通过串口将数据传输到主控制模块，所述主控制模块将接收到的射击激光对应点的位置信息、打击的武器类型信息、打击方的RID和PID和位置信息传输到后台系统，此处射击激光对应点的位置信息、打击的武器类型信息、打击方的RID和PID、位置信息等相应数据均包含有激光信号；所述后台系统根据传输的数据包内得到的综合点位的位置参数信息实时显示射击点位置；所述上位机通过数传电台与主控制系统通信，通过上位机判定射击环数、实时查看落弹点、实时显示瞄准轨迹以及总结射击过程哪个技术环节有问题。

进一步地，所述激光接收阵列接收激光发射器的信号，其四块激光接收阵列呈“田”字型排列，每个激光接收阵列中均设有主芯片（FPGA）和12行12列个激光接收传感器；主芯片将144路激光接收传感器接收的数据直接接入FPGA的144路IO口同时进行数据处理，也就是将接收到的激光编码的光信号转化成对应的数据信号（即1中的激光对应点的位置信息，打击的武器类型信息、打击方的RID和PID数据；对于每一个激光接收点，FPGA均解析出完整激光协议，来判断射击后接收点位的位置以及获取到48kHz的打击编码参数信息；

激光接收阵列对应的激光发射器，根据激光协议规定发射48kHz的带有编码信息的数据，每11个脉冲编码表示一个有效数据（即接收到的所有符合激光协议的数据）。

进一步地，所述激光接收阵列中主芯片根据接收脉冲数据，进行解析并一一对应有效数据，然后通过fifo缓存数据并通过串口将每条有效数据传出；FPGA的激光接收数据处理，可抗1kHZ的干扰；根据激光协议表示每个有效数据的频率是48kHz/11近似4kHz，每个有效数据3遍，则有干扰依旧每次至少可检测到两遍有效数据，代码实现1kHz的抗干扰功能。

进一步地，所述主控制模块对每条有效数据统一处理，处理方法为：通过迭代计算射击点位之间的距离和划定为类的距离对比，如果距离任何核心对象都超过阈值就判断为异常射击点位或者是聚类簇之外的射击点位，而在密度内的射击点位就属于这个聚类簇，将这些聚类簇内的对象写入处理缓冲区，接而将这些射击点位的直角坐标系坐标进行加权平均值作为综合打击的拟合坐标点，得出射击点位的位置参数；进而得到高精度的射击点位置，使偏差更小（不超过2mm）更能反应训练者实际射击水平。

进一步地，所述后台系统带有回放功能，操作如下：首先点击打开回放按钮，接着页面会跳转到态势回放界面，然后点击加载回放的按钮，选择需要回放的文件后，点击开始就可以观看回放，每个靶标都会同时的还原训练的过程；还可以直接生成射击报告和日志，这样方便查找瞄准训练中存在的问题，为非实弹射击训练提供快速、准确和形象直观的判断依据，便于分析射击训练中问题，提高训练效率；后台系统播报对应训练人员环数及相关武器信息，也可显示瞄准轨迹。

此处回放放模拟射击训练过程的具体方法为：主控制模块捕捉并收集所有的射击信息，然后用字符串和十六进制的格式将射击信息生成为文档，文档名为日期和时间，方便后期选取回放文件；主控制模块通过数传电台连接到后台系统，传输完文档后，后台系统将文档自动存储在属于主控制模块的子路径目录下，当需要回放时，打开后台系统的态势回放界面，然后点击加载回放的按钮，选择需要回放的文件后，后台系统即将逐帧解析被选取的回放文件，点击开始后，每个靶标都会同时的还原训练的过程。

且上位机也具有回放功能，其回放模拟射击训练过程的具体方法为：主控制模块捕捉并收集所有的射击信息，然后通过数传电台传到上位机，上位机将接收到的十六进制的数据解析成具体的坐标、成绩以及时间等信息，并将这些信息存入数据库；当需要回放时，选择需要回放的单次射击过程，点击页面回放的按钮，上位机会读取数据库中的相关射击瞄准数据，然后靶标界面会还原训练的过程。

进一步地，所述后台系统允许多个训练人员同时模拟训练，后台系统实时显示训练武器及靶的对应编号，后台系统中靶标和武器不是一一对应的，每个武器均有自己的唯一的激光编码信息，且每个武器均可打击任意靶标，激光接受阵列传感器接收到激光信息后，解析完数据后，通过数传电台传到后台系统，在后台系统实时查看靶标上的射击点位和瞄准轨迹，由于武器和士兵是一一对应的，因此可锁定模拟训练人员和使用武器，并进行回放。

进一步地，还包括喇叭和夜间辅助照明装置，喇叭设置于上位机，支持外接扬声器，用来报靶和语音提示，所述夜间辅助照明装置安装胸环靶的靶杆 ，主控制模块控制夜间辅助照明装置实现夜间照明。

有益效果：本发明能够模拟实战训练，具体便携性。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）通过蓝牙进行升级/ 配对；

（2）内部装有激光探测阵列，准确计算落点位置

（3）靶端具有电台模块，通过蓝牙可连接至后台软件可实时查看击发的弹点

可查看瞄准轨迹，便于发现射击过程的问题

（4）内置GPS，可实时定位胸环靶，利于后台查看

（5）有电池电量显示器，方便演习准备

（6）训练系统带有回放功能，可以查找瞄准训练中存在的问题

（7）可多用户同时使用，多线程工作互不干扰。

附图说明

图1为本发明中的系统结构示意图；

图2为实施例中激光接收模块示意图；

图3为实施例中系统装配结构示意图；

图4为实施例中的应用场景示意图。

滤光片1、天线2、外框架3、激光接收模块4、后盖板5、靶架6、显示屏7、主控制模块8、航插口9、指示灯10。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

如图1所示，本发明实施例的一种模拟胸环靶激光训练系统，包括主控制系统、平板系统和后台系统；所述主控制系统包括主控制模块8，以及由主控制模块8控制的激光接收模块4、数传电台、蓝牙模块和GPS模块；激光接收模块4接受激光发射器的信号，包括四块激光接收阵列，每块激光接收阵列均通过设置的编号拨码开关来确定各自编号，包括若干激光接收传感器；每一次射击时各激光接收阵列均将对应激光接收传感器位置各点及编码信息通过串口将数据传输到主控制模块8，所述主控制模块8将接收到的射击激光对应点的位置信息、打击的武器类型信息、打击方的RID和PID、位置信息以及其他数据传输到后台系统；所述后台系统通过基站与主控制系统通信，根据传输的数据包内得到的综合点位的位置参数信息实时显示射击点位置。

如图2所示，本实施例的激光接收阵列接受激光发射器的信号，其四块激光接收阵列呈“田”字型排列，每个激光接收阵列中均设有主芯片和12行12列个激光接收传感器；主芯片将144路激光接收传感器接收的数据直接接入FPGA的144路IO口同时进行数据处理；对于每一个激光接收点，FPGA均解析出完整激光协议，来判断射击后接收点位的位置以及获取到48kHz的打击编码参数信息；激光接收阵列对应的激光发射器，根据协议规定发射48kHz的带有编码信息的数据，每11个脉冲编码表示一个有效数据。

本实施例的激光接收阵列中主芯片根据接收脉冲数据，进行解析并一一对应有效数据，然后通过fifo缓存数据并通过串口将每条有效数据传出；FPGA的激光接收数据处理，可抗1kHZ的干扰；根据激光协议表示每个有效数据的频率是48kHz/11近似4kHz，每个有效数据3遍，则有干扰依旧每次至少可检测到两遍有效数据，代码实现1kHz的抗干扰功能。

上述主控制模块8对每条有效数据统一处理，处理方法为：通过迭代计算点位之间的距离和划定为类的距离对比，如果距离任何核心对象都超过阈值就判断为异常点或者是聚类簇之外的点，而在密度内的点就属于这个聚类簇，将这些聚类簇内的对象写入处理缓冲区，接而将这些点位的直角坐标系坐标进行加权平均值作为综合打击的拟合坐标点，得出射击点位的位置参数；更高精度解算射击点位置，使偏差更小（不超过2mm）更能反应训练者实际射击水平。本发明还包括喇叭和夜间辅助照明装置，喇叭设置于上位机，支持外接扬声器，用来报靶和语音提示，所述夜间辅助照明装置安装胸环靶的靶杆，主控制模块8控制夜间辅助照明装置实现夜间照明。

本实施例后台系统带有回放功能，操作如下：首先点击打开回放按钮，接着页面会跳转到态势回放界面，然后点击加载回放的按钮，选择需要回放的文件后，点击开始就可以观看回放，每个靶标都会同时的还原训练的过程；

还可以直接生成射击报告和日志，这样方便查找瞄准训练中存在的问题，为非实弹射击训练提供快速、准确和形象直观的判断依据，便于分析射击训练中问题，提高训练效率；后台系统播报对应训练人员环数及相关武器信息，也可显示瞄准轨迹；

本实施例中的后台系统中训练武器及靶标都有对应编号，均可在训练系统实时显示靶标和武器不是一一对应的，且每个武器都有自己的唯一的激光编码信息，（每个武器都可以打击任意靶标），激光接受阵列传感器接收到激光信息后，解析完数据后，通过数传电台传到后台，在后台可实时查看射击点和瞄准轨迹，武器和士兵是一一对应的，所以可以锁定训练士兵和使用武器，回放功能在后台可多个士兵同时训练，实时通报射击点及瞄准轨迹、锁定训练士兵和使用武器，可回放射击训练过程，便于分析士兵射击训练中问题，提高训练效率。

如图4所示，本实施例中各个训练靶和激光接收模块4的位置一一对应，可显示射击数据；本发明不再是传统的一人一靶，而是可一人一靶单独训练，亦可以多人同靶或多人多靶同时训练，互不干扰，方便射击训练的整体规划。训练时间不受控制，靶标具有夜间辅助照明功能。该实施例的智能平板（上位机）可由射手随性携带，实时报靶方便反馈射击结果，提高训练效果；具有GPS定位功能，训练可回放，后台系统可集体控制，方便管理。

本发明中无论是上位机还是后台系统均具有回放功能。

后台系统的回放原理如下：在演习过程中，主控制模块8会捕捉并收集所有的射击信息，然后用字符串和十六进制的格式将射击信息生成为文档，文档名为日期和时间，方便后期选取回放文件。主控制模块8通过数传电台连接到后台系统，传输完文档后，后台系统会将文档自动存储在属于主控制模块8的子路径目录下，当需要回放时，打开后台系统的态势回放界面，然后点击加载回放的按钮，选择需要回放的文件后，后台系统会逐帧解析被选取的回放文件，点击开始后，每个靶标都会同时的还原训练的过程。

上位机的回放原理如下：在演习过程中，主控制模块8会捕捉并收集所有的射击信息，然后通过数传电台传到上位机，上位机将接收到的十六进制的数据解析成具体的坐标、成绩以及时间等信息，并将这些信息存入数据库。当需要回放时，选择需要回放的单次射击过程，点击页面回放的按钮，上位机会读取数据库中的相关射击瞄准数据，然后靶标界面会还原训练的过程。

如图3所示，本实施例的模拟胸环靶激光训练系统其硬件整个框架组成从左到右的排列为滤光片1、外框架3（显示屏7、航插口9、指示灯10和天线2均安装在外框架3上）、激光接收模块44、主控制模块88、后盖板5和靶架6。

其中，滤光片1用来选择所需的波段，例如红外线，方便激光接收模块44捕捉；显示屏7用来显示电量方便演习准备；指示灯10显示开机状态；天线2用来传输信号；航插口9用来供电；激光接收模块44接收设计位置信息；主控制模块88计算数据；外框架3和后盖板5连接后固定于靶架6。

Claims (8)

1.一种模拟胸环靶激光训练系统，其特征在于：包括主控制系统、上位机和后台系统；所述主控制系统包括主控制模块，以及由主控制模块控制的激光接收模块、数传电台、蓝牙模块和GPS模块；主控制系统通过数传电台与上位机进行通信；主控制系统通过蓝牙模块与子设备进行连接，通过GPS模块来定位靶标；激光接收模块接收激光发射器的激光信号，激光接收模块包括四块激光接收阵列，每块激光接收阵列均通过设置的编号拨码开关来确定各自编号，包括若干激光接收传感器；每一次射击时各激光接收阵列均将对应激光接收传感器位置各点及编码信息传输到主控制模块，所述主控制模块将接收到的射击激光对应点的位置信息、打击的武器类型信息、打击方的RID和PID和位置信息传输到后台系统；所述后台系统根据传输的数据包内得到的综合点位的位置参数信息实时显示射击点位置；所述上位机通过数传电台与主控制系统通信。

2.根据权利要求1所述的模拟胸环靶激光训练系统，其特征在于：所述四块激光接收阵列呈“田”字型排列，每个激光接收阵列中均设有主芯片和12行12列个激光接收传感器；主芯片将144路激光接收传感器接收的数据直接接入FPGA的144路IO口同时进行数据处理，即：将接收到的激光编码的光信号转化成对应的数据信号，即1中的激光对应点的位置信息，打击的武器类型信息、打击方的RID和PID；对于每一个激光接收点，FPGA均解析出完整激光协议，来判断射击后接收点位的位置以及获取到48kHz的打击编码参数信息；所述激光发射器根据激光协议规定发射48kHz的带有编码信息的数据，每11个脉冲编码表示一个有效数据。

3.根据权利要求2所述的模拟胸环靶激光训练系统，其特征在于：所述激光接收阵列中主芯片对接收到的脉冲数据进行解析，并一一对应有效数据，然后通过FIFO缓存数据并通过串口将每条有效数据传出。

4.根据权利要求1所述的模拟胸环靶激光训练系统，其特征在于：所述主控制模块对每条有效数据统一处理，处理方法为：

首先通过空间聚类法排除掉同一类簇以外的异常射击点，通过迭代计算射击点位之间的距离和划定为类的距离对比，如果距离任何核心对象都超过阈值就判断为异常射击点位或者是聚类簇之外的射击点位，而在密度内的射击点位就属于这个聚类簇，将这些聚类簇内的对象写入处理缓冲区，接而将这些射击点位的直角坐标系坐标进行加权平均值作为综合打击的拟合坐标点，得出射击点位的位置参数。

5.根据权利要求1所述的模拟胸环靶激光训练系统，其特征在于：所述后台系统实时回放模拟射击训练过程，生成射击报告和日志，同时显示瞄准轨迹，播报对应训练人员环数及相关武器信息；

此处回放放模拟射击训练过程的具体方法为：主控制模块捕捉并收集所有的射击信息，然后用字符串和十六进制的格式将射击信息生成为文档，文档名为日期和时间，方便后期选取回放文件；主控制模块通过数传电台连接到后台系统，传输完文档后，后台系统将文档自动存储在属于主控制模块的子路径目录下，当需要回放时，打开后台系统的态势回放界面，然后点击加载回放的按钮，选择需要回放的文件后，后台系统即将逐帧解析被选取的回放文件，点击开始后，每个靶标即可回放还原其训练过程。

6.根据权利要求1所述的模拟胸环靶激光训练系统，其特征在于：所述后台系统允许多个训练人员同时模拟训练，训练武器及靶标都有对应编号，均可在训练系统实时显示；后台系统中靶标和武器不是一一对应，每个武器均有自己的唯一的激光编码信息，激光接受阵列传感器接收到激光信息后，解析完数据后，通过数传电台传到后台系统，在后台系统实时查看靶标上的射击点位和瞄准轨迹，由于武器和士兵是一一对应的，因此可锁定模拟训练人员和使用武器，并进行回放。

7.根据权利要求1所述的模拟胸环靶激光训练系统，其特征在于：还包括喇叭和夜间辅助照明装置，喇叭设置于上位机，支持外接扬声器，用来报靶和语音提示，所述夜间辅助照明装置安装胸环靶的靶杆 ，主控制模块控制夜间辅助照明装置实现夜间照明。

8.根据权利要求1所述的模拟胸环靶激光训练系统，其特征在于：所述上位机回放模拟射击训练过程的具体方法为：主控制模块捕捉并收集所有的射击信息，然后通过数传电台传到上位机，上位机将接收到的十六进制的数据解析成具体的坐标、成绩以及时间信息，并将这些信息存入数据库；当需要回放时，选择需要回放的单次射击过程，点击页面回放的按钮，上位机读取数据库中的相关射击瞄准数据，然后靶标界面即回放还原训练的过程。

Images