一种狙击模拟训练系统及方法

技术领域

本发明属于模拟射击训练技术领域，特别是涉及一种狙击模拟训练系统及方法。

背景技术

当前狙击射击训练过程中，需要对其瞄准、击发过程以及环境因素等影响进行训练，训练人员从瞄准到射击整个过程的相关信息需要实时监测与反馈。传统的狙击射击训练采用真枪实弹的方式，需要较大的训练场地和配套防护措施，建设和维护成本巨大。影像模拟射击训练系统具有建设成本低、安装维护便捷、安全性高、不受气候和地理条件影响的优势，在射击训练领域越来越受到重视。现有的影像模拟射击训练系统只是针对于手枪和步枪进行仿真射击训练，多采用激光直瞄的方式，并没有根据狙击枪的训练特点增加风速、风向、俯仰角、距离等影响因素的模拟仿真。

发明内容

本发明目的在于解决上述背景技术中提出的问题，设计一种狙击模拟训练系统及方法，可在投影画面实时显示室外训练场地画面，并采集训练人员瞄准投影画面目标时瞄准轨迹和射击弹点信息，另外还可以模拟不同风速、风向和射击角度对瞄准射击的影响，为狙击瞄准射击训练评估提供有力的保障。

为了实现本发明目的，本发明公开了一种狙击模拟训练系统，包括计算机、实景采集摄像机、激光点采集设备、投影仪、激光发射器和投影屏幕；实景采集摄像机安装于室外，用于采集训练场实景图像，通过网络连接计算机；投影仪安装于投影屏幕前，通过高清视频线与计算机连接，用于将实景采集摄像机采集的训练场实景图像投到投影屏幕上；激光点采集设备安装于投影屏幕前，通过网络与计算机连接；激光发射器安装在狙击枪上，通过网络与计算机连接；激光发射器发出不可见常亮激光，训练人员扣动狙击枪扳机时激光发射器中震动传感器检测到击发信号传递至计算机，激光点采集装置采集投影屏幕上常亮激光点的位置信息，并回传至计算机，该瞄准点信息也是射击命中位置；计算机根据激光点的位置信息，在训练场实景图像中截取该激光点坐标周围预设范围内的图像，并在该图像范围内搜索目标靶标图像，如果存在目标靶标判定为命中，如果不存在目标靶标则判定为未命中。

进一步地，计算机根据激光点的位置信息，根据预设的风速、风向和射击角度参数，将激光点的坐标信息增加偏移量，模拟环境因素对射击的影响，得到实际命中点的坐标。

进一步地，实景采集摄像机、激光点采集设备通过有线网络连接计算机，激光发射器通过无线网络与计算机连接。

为了实现本发明的目的，本发明还公开了一种狙击模拟训练方法，包括以下步骤：

步骤1、通过实景采集摄像机实时采集室外训练场实景图像，并回传至计算机；

步骤2、计算机提取步骤1图像传输至投影仪，投影仪将图像投射到投影屏幕上；

步骤3、将激光发射器安装固定于狙击枪上，当训练人员瞄准投影屏幕上的目标时，激光点会实时投射在屏幕上；

步骤4、激光点采集设备中的摄像机对步骤3中的屏幕图像进行采集，然后获取投影屏幕上的激光点位置信息，并传输至计算机；

步骤5、当训练人员扣动扳机时，激光发射器中震动传感器，会捕捉到击发信号，同时传递给计算机，计算机确定此时屏幕上激光点的位置为射击命中位置；

步骤6、根据设置的风速、风向和射击角度参数，将步骤5射击命中点的坐标信息增加偏移量，模拟环境因素对射击的影响；

步骤7、根据步骤6中射击命中点的坐标信息，在室外实景图像截取该命中点坐标点周围预设范围内的图像，并在该图像范围内搜索目标靶标图像，如果存在目标靶标判定为命中，如果不存在目标靶标则判定为未命中；

步骤8、根据上述步骤获取的狙击瞄准激光点轨迹信息和命中目标信息，对其训练水平进行评估。

进一步地，步骤4中，激光点采集设备还需对屏幕采集摄像机与投影屏幕进行校准，方法如下：

在屏幕上投影出等间距等直径的白色圆点数目为n，其位置信息已知，然后通过采集屏幕图像获取白色圆点在屏幕采集摄像机中的图像的位置信息，进而计算出转换方程

H

进一步地，步骤6中，纵向风影响弹道偏差公式如下：

Δw

横向风影响弹道偏差公式如下：

Δw

获取屏幕上命中点受环境因素影响后的坐标如下所示：

进一步地，步骤7中，计算投影屏幕坐标到实景采集摄像机图像坐标系转换关系如下：

x

进一步地，步骤8中，整个射击过程可分为射击前、射击中和射击后统计三个过程激光点轨迹信息提供给训练者以参考指导：

射击前瞄准轨迹点统计信息为

μ

μ

射击中瞄准轨迹点统计信息为

μ

μ

射击后瞄准轨迹点统计信息为

μ

μ

通过上述三种射击过程激光轨迹点分布统计信息，反映训练人员射击时的稳定性和可靠性，辅助训练人员调整射击动作，快速提高射击水平。

与现有技术相比，本发明的显著进步在于：1)系统包括激光点采集设备、实景采集摄像机、激光发射器、投影仪、投影屏幕和计算机；系统硬件设计合理，成本较低，通用性强；2)系统可以针对风速、风向、射击俯仰角进行模拟仿真，还原狙击瞄准过程，通过该训练系统可提高狙击瞄准训练的实战效果，辅助训练者快速提高训练水平。

为更清楚说明本发明的功能特性以及结构参数，下面结合附图及具体实施方式进一步说明。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是一种狙击模拟训练系统构成示意图；

图2是一种狙击模拟训练方法流程示意图。

具体实施方式

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。

如图1所示，一种狙击模拟训练系统，该系统包括：计算机、实景采集摄像机、激光点采集设备、投影仪、激光发射器和投影屏幕。计算机放置于控制室；实景采集摄像机安装于室外采集训练场图像，通过有线网络连接计算机；激光点采集设备安装于投影屏幕前，通过有线网络与计算机连接；投影仪安装于投影屏幕前，通过高清视频线与计算机连接；激光发射器安装在狙击枪上，通过无线网络与计算机连接。激光点采集设备，该设备采集屏幕图像，实时获取图像中狙击枪击发激光点的位置信息，并回传至计算机。实景采集摄像机采集室外训练场实时图像传输到计算机，计算机将图像通过投影仪投射到屏幕上。激光发射器安装于狙击枪上发出不可见常亮激光，当扣动扳机时激光发射器中震动传感器检测到击发信号传递至计算机，激光点采集装置可以采集屏幕上常亮激光点的位置信息。投影仪将室外训练场地实景图像投影到屏幕上。

具体地，一种狙击模拟训练系统还可以通过风速、风向、射击角度来仿真模拟环境因素对狙击瞄准的影响，不同的风速、风向、射击角度会影响射击命中的位置，同时记录射击人员瞄准时的激光点轨迹信息，包括射击前、射击中和射击后的轨迹信息，计算轨迹波动数值。

如图2所示，一种狙击模拟训练方法，包括以下步骤：

步骤1：通过实景采集摄像机实时采集室外训练场地画面并回传至计算机；

步骤2：提取步骤1图像从计算机传输至投影仪投影到屏幕上；

步骤3：将激光发射器安装固定于狙击枪上，当训练人员瞄准屏幕上的目标时激光点会实时投射在屏幕上；

步骤4：激光点采集设备中的摄像机对步骤3中的屏幕图像进行采集，然后获取屏幕上的激光点位置信息，并传输至计算机；设备还需对屏幕采集摄像机与投影屏幕进行校准，方法如下：

在屏幕上投影出等间距等直径的白色圆点数目为n，其位置信息已知，然后通过采集屏幕图像获取白色圆点在屏幕采集摄像机中的图像的位置信息，进而计算出转换方程

H

步骤5：当训练人员扣动扳机时，激光发射器中的震动传感器会捕捉到击发信号，同时传递给计算机，计算机确定此时屏幕上激光点的位置为射击命中位置；激光发射器安装于狙击枪上发出不可见常亮激光，当扣动扳机时激光发射器中震动传感器检测到击发信号传递至计算机，激光点采集装置可以采集到屏幕上常亮激光点的位置信息，该瞄准点信息也是射击命中位置；

步骤6：根据设置的风速、风向和射击角度等参数，将步骤5射击命中点的坐标信息增加偏移量，模拟环境因素对射击的影响；

纵向风影响弹道偏差公式如下：

Δw

横向风影响弹道偏差公式如下：

Δw

可获取屏幕上命中点受环境因素影响后的坐标如下所示：

步骤7：根据步骤6中射击命中点的坐标信息，在室外实景图像截取该命中点坐标点附近一定范围内的图像，并在该图像范围内搜索目标靶标图像，如果存在目标靶标判定为命中，如果不存在目标靶标则判定为未命中。计算投影屏幕坐标到实景采集摄像机图像坐标系转换关系如下；

x

步骤8：根据上述步骤获取的狙击瞄准激光点轨迹信息和命中目标信息，对其训练水平进行评估。整个射击过程可分为射击前、射击中和射击后统计三个过程激光点轨迹信息可提供给训练者以参考指导：

射击前瞄准轨迹点统计信息：

μ

μ

射击中瞄准轨迹点统计信息：

μ

μ

射击后瞄准轨迹点统计信息：

μ

μ

上述三种射击过程激光轨迹点分布统计信息，可以反映训练人员射击时的稳定性和可靠性，辅助训练人员调整射击动作，快速提高射击水平。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。