一种基于压力传感技术的自动报靶系统和方法

技术领域

本发明属于实弹射击成绩分析处理技术领域，具体涉及使用传感器件解决现有自动报靶系统错报、漏报、混报等问题，实现射击成绩数据精确化采集、处理的方法。

背景技术

当前，部队实弹射击训练使用的自动报靶系统，主要采用激波报靶、光栅报靶、图像采集等报靶方法，来获取每一发射弹的命中环数、命中时间、命中次序等信息，但以上方法仅是局限于射弹正常命中靶标(靶面)的情况。而实弹射击训练中，射弹不着靶标(靶面)的情况也频繁发生，如新兵因射击心理影响或技能掌握不好，易造成部分射弹“打飞”；手枪射手射击时猛扣扳机导致射弹大幅偏离而“点地”。据统计，出现以上情况的射弹约占8％—15％。当此情况出现时，现有自动报靶系统会因捕捉不到“信号”而默认“射手未射击”，这就导致了漏报，且必将造成后续射弹的命中次序全部错位报靶。

另外，射手因紧张看错靶、打错靶也时有发生，若同一靶标有两名以上射手射击，现有自动报靶系统无法辨别区分，产生“混报”，严重影响其他没有打错靶的射手(正常射手)的报靶信息。在没有辨别区分的条件下，在统计正常射手的成绩时，现有的做法是取靶标上较高环数的实际射击发数来计算。这明显与实际命中(或脱靶)信息存在较大偏差，从而影响实弹射击训练效益。

同时，以上“脱靶不报，次序错位，错打不分”等情况，不仅影响到报靶信息的准确性，而且难以追溯真实的射击情况和弹药消耗情况，这将影响弹药的安全管控。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于压力传感技术的自动报靶系统和方法，用以解决上述至少一个技术问题。

根据本发明说明书的一方面，提供一种基于压力传感技术的自动报靶系统，包括：子弹发射信息捕捉模块、靶标命中信息捕捉模块和数理计算机；所述子弹发射信息捕捉模块设置于枪托后部并紧贴枪托，其通过压力传感器测量发射超音速飞行弹丸所产生的后坐力，获取子弹发射信息，并将所述子弹发射信息发送至数理计算机；所述靶标命中信息捕捉模块，用于捕捉靶标命中信息，并将其发送至数理计算机；所述数理计算机，用于将接收的子弹发射信息与靶标命中信息进行比对，并根据比对结果统计射击成绩。

上述技术方案在现有自动报靶方法的基础上，增设一个获取射弹发射信息的模块，通过捕捉射弹发射信息并与现有系统获取的靶标命中信息进行比对，实现射击成绩的精确、可靠统计，解决错报、漏报、混报问题，准确获取实现每一发子弹命中和脱靶的时间、次序、环数等信息，并能在射手打错靶的情况下，通过数理计算机分析辨别两名及以上射手的实际射击命中和脱靶信息。

上述技术方案能够应用于室内或室外的实弹报靶，且能够在不更换原有靶场设备的条件下简便设置，实现兼容不同报靶系统的训练场地，避免开挖和线路架设；同时，改进现有报靶系统的识别缺陷，增强准确性，提高军事训练的安全性和效率。

进一步地，所述靶标命中信息捕捉模块包括微处理器，用于对靶面信息进行处理，从而获取靶标的命中时间及数量，并发送给数理计算机。

作为进一步的技术方案，所述系统还包括报警模块，用于在判定射手脱靶或错靶情况后，发送报警指令提醒射手。

在数理计算机分析得到当前射弹为脱靶或打错靶的情况时，通过无线方式向报警模块发送报警指令，及时提醒射手重新识别正确的靶标。

可选地，所述报警模块包括声光报警器或靶位显示终端。所述报警模块与数理计算机无线连接，通过无线方式接收数理计算机发出的指令，并及时报警提醒靶位上的射手。

作为进一步的技术方案，所述子弹发射信息捕捉模块、靶标命中信息捕捉模块均包括无线发射模块，用于与数理计算机进行无线传输。

作为进一步的技术方案，所述数理计算机包括相连的数据接收模块和数据处理模块，所述数据接收模块还与无线发射模块相连。

进一步地，所述数理计算机还包括显示屏。

作为进一步的技术方案，所述数据处理模块包括：

第一判断模块，用于判断枪械是否击发子弹；

记录模块，用于在发生击发时记录射弹的发射时间与命中时间；

第二判断模块，用于判断射弹的发射时间与命中时间是否一致，并在判断为一致时，发射信息给射弹计数模块；判断为不一致时，发送信息给调取模块；

调取模块，用于调取其它靶标命中信息并发送至第三判断模块；

第三判断模块，用于判断射弹发射信息是否对比成功，并在对比成功时发送信息给射弹计数模块；在对比不成功时，发送报警提醒信息给射手；

射弹计数模块，用于统计射击总成绩并输出。

进一步地，发射时间与命中时间之差为射弹飞行时间，在距离和射弹初速度恒定的情况下，二者时间差恒定。

作为进一步的技术方案，所述数据处理模块还包括第四判断模块，用于在统计一次射弹正常命中次数或获取到一次报警提醒信息时，判断是否继续射击。

作为进一步的技术方案，所述压力传感器测量的后坐力为扣动扳机发射子弹后预设时间内感应到的压力。所述压力传感器还连接有电池。

所述压力传感器将受力的量值转换为相关电信号，可由力敏元件、转换元件及电路部分组成。

所述预设时间大约为0.05秒，该预设时间指的是子弹发射到压力传感器感受到后坐力的时间。

作为进一步的技术方案，所述压力传感器在捕捉到后坐力所形成的压力后，记录压力开始及结束时间、压力值及压力持续时间，并据此分析得到子弹发射信息。

根据本发明说明书的一方面，提供一种基于压力传感技术的自动报靶方法，包括：

获取射弹的发射信息与命中信息；

当射弹命中信息与射弹发射信息在数量和时间上一致时，判定该射弹正常命中，将该射弹环数计入成绩；

在射弹发射数量和时间信息产生，而射弹命中数量和时间信息未产生时，判定该射弹为脱靶；

调取其它靶标命中信息与该射弹发射信息对比，确定是否与其他射手的靶标命中信息吻合；

若与其他射手的靶标命中信息吻合，则判定当前射手打错靶，并将该射弹计入吻合射手的成绩，同时报警提醒该射手重新识别正确的靶标。

作为进一步的技术方案，所述方法还包括：将每个射击靶位与靶标对应编号并存储。根据射击靶位与靶标的对应关系，在小组协同射击训练中，同一靶标往往被不同射手在不同时机多次射击，该方法可以精确统计每名射手分别命中每个靶标的环数、发数、时间等信息，增强协同射击训练效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明针对现有报靶系统的缺陷进行改进，通过增设一个获取射弹发射信息的模块，并将捕捉射弹发射信息与现有系统获取的靶标命中信息进行比对的方式，在解决“脱靶不报，次序错位，错打不分”的同时，实现对射击训练中的射击结果进行精确真实、自动可靠地报靶。

(2)本发明采取传感器精确化协同识别与分析的方法，不仅为射手清楚地呈现真实的射击成绩数据，而且在涉枪涉弹方面精准地统计弹药消耗量，为射手获取准确训练成绩、调整射击状态、改进射击训练方法提供客观真实依据，提升轻武器射击教学、训练的质量效益。

(3)本发明根据靶标编号和射手靶位的匹配情况，可精准报知每名射手分别命中每个目标的环数、发数、时间等信息，增强协同射击训练效果，解决现有战斗小组协同射击训练中，同一个目标通常被不同射手在不同时机多次射击，但报靶系统只能计算战斗小组对该目标的总命中数的问题。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种基于压力传感技术的自动报靶系统示意图。

图2为根据本发明实施例的一种基于压力传感技术的自动报靶系统详细示意图。

图3为根据本发明实施例的压力传感器在枪托上的位置示意图。

图4为根据本发明实施例的数据处理模块示意图。

图5为根据本发明实施例的一种基于压力传感技术的自动报靶方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述发现实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

本发明在现有自动报靶方法基础上，通过在每个靶位增设一个子弹发射信息捕捉模块，解决错报、漏报、混报问题，准确获取实现每一发射弹命中和脱靶的时间、次序、环数等信息，并能在射手打错靶的情况下，通过数理计算机分析辨别两名及以上射手的实际射击命中和脱靶信息。

如图1-2所示，一种基于压力传感技术的自动报靶系统，包括：子弹发射信息捕捉模块、靶标命中信息捕捉模块和数理计算机；所述子弹发射信息捕捉模块设置于枪托后部并紧贴枪托，其通过压力传感器测量发射超音速飞行弹丸所产生的后坐力，获取子弹发射信息并将所述子弹发射信息发送至数理计算机；所述靶标命中信息捕捉模块，用于捕捉靶标命中信息，并将其发送至数理计算机；所述数理计算机，用于将接收的子弹发射信息与靶标命中信息进行比对，并根据比对结果统计射击成绩。

所述子弹信息捕捉模块由压力传感器、电池和无线发射模块组成。压力传感器将受力的量值转换为相关电信号，由力敏元件、转换元件和电路部分组成。压力传感器设置在枪托后部并紧贴枪托。压力传感器可以设置在枪托外表面，也可以设置在枪托内部。如图3所示，压力传感器设置在枪托的外表面，相当于在枪托外壁加了一层垫肩。

95式自动步枪口径5.8mm，枪管长463mm，初速920m/s，枪重3.3kg。在枪机撞击子弹的底火后，子弹壳受到火药气体的压力，点燃发射火药，通过燃烧产生气体、极速膨胀，从而推动弹丸射出，并赋予弹丸较高的初速。推动枪机后坐，在后坐的枪机撞击与/同枪托相连的机框，从而产生后坐力，后坐力由枪托传导至压力传感器。此过程大约为0.05秒，直接作用在传感器的前表面，使内部膜片产生微小的形变。因为厚膜电阻在陶瓷膜片的背面，与其连接成一个惠斯通电桥(闭桥)，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号。根据压力量程的不同，标准的信号标定为2.0/3.0/3.3mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。

通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿0℃～70℃，并可以和绝大多数介质直接接触。电阻可以使它的工作温度范围高达-40℃～135℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度>2kV，输出信号强，长期稳定性好。

射手准备射击时，会对枪支及自身产生一系列的力，如：握力、贴腮力、对扳机的压力以及抵肩力等等。在扣动扳机发射后，子弹至感受到后坐力的这0.05秒内，在原有的抵肩力对压力传感器产生数据的基础上，后坐力对压力传感器的压力值是陡然提升的，并且压力持续时间短暂且相对固定。通过测量发射超音速飞行弹丸所产生的后坐力，在压力传感器接收到压力信号后，结合压力数据，如：压力开始及结束时间，压力值及压力持续时间，可以分析并获取子弹发射数量、发射时间等信息，再经无线发射模块将数据信息发至数理计算机。

所述靶标命中信息捕捉模块采用现有自动报靶系统实现，该模块与数理计算机无线连接。

所述数理计算机包括数据接收模块、数据处理模块和显示屏。

如图4所示，所述数据处理模块包括：第一判断模块，用于判断射弹是否发生击发；记录模块，用于在击发时记录射弹的发射时间与命中时间；第二判断模块，用于判断射弹的发射时间与命中时间是否一致，并在判断为一致时，发射信息给射弹计数模块，判断为不一致时，发送信息给调取模块；调取模块，用于调取其它靶标命中信息并发送至第三判断模块；第三判断模块，用于判断射弹发射信息是否对比成功，并在对比成功时发送信息给射弹计数模块，在对比不成功时，发送报警提醒信息给射手；射弹计数模块，用于统计射击总成绩并输出。

进一步地，发射时间与命中时间之差为射弹飞行时间，在距离和射弹初速度恒定的情况下，二者时间差恒定。

所述数据处理模块还包括第四判断模块，用于在统计一次射弹正常命中次数或获取到一次报警提醒信息时，判断是否继续射击。

所述系统还包括报警模块，所述报警模块包括声光报警器或靶位显示终端。所述报警模块与数理计算机无线连接，通过无线方式接收数理计算机发出的指令，并及时报警提醒靶位上的射手。

如图5所示，一种基于压力传感技术的自动报靶方法，包括：

获取射弹的发射信息与命中信息；

在射弹命中信息与射弹发射信息在数量和时间上一致时，判定该射弹正常命中，将该射弹环数计入成绩；

在射弹发射数量和时间信息产生，而射弹命中数量和时间信息未产生时，判定该射弹为脱靶；

调取其它靶标命中信息与该射弹发射信息对比，确定是否与其他射手的靶标命中信息吻合；

若与其他射手的靶标命中信息吻合，则判定当前射手打错靶，并将该射弹计入吻合射手的成绩，同时报警提醒该射手重新识别正确的靶标。

所述方法还包括：将每个射击靶位与靶标对应编号并存储。根据射击靶位与靶标的对应关系，在小组协同射击训练中，同一靶标往往被不同射手在不同时机多次射击，可以精确统计每名射手分别命中每个靶标的环数、发数、时间等信息，增强协同射击训练效果。

作为一种实施方式，进行实弹射击某射手打错靶时的应用。当射弹命中信息与射弹发射信息在数量和时间吻合时(发射时间与命中时间之差为射弹飞行时间，在距离和射弹初速度恒定的情况下，二者时间差恒定)，则判定该射弹正常命中；当射弹发射数量和时间信息产生，而命中数量和时间信息未产生时，则说明该名射手(甲)的这一发射弹为脱靶，数理计算机调取其它靶标命中信息与该射弹发射信息对比，若与射手(乙)的靶标命中信息吻合，则说明该名射手(甲)打错靶，打到射手(乙)的靶，数理计算机自动将该射弹计入射手(甲)的成绩，并通过有线或无线方式向报警器发出指令，即时提醒该射手重新识别正确的靶标。

作为一种实施方式，进行实弹射击时某射手某发弹脱靶且未命中靶标有效报靶区域时的应用(即“打飞”)。以射手(甲)射击5发弹，第1、2、4、5发正常命中靶标，但第3发弹出现“打飞”致脱靶的情况，此时发射信息子系统将获取发射数据传至数理计算机，数理计算机验证靶标(面)报靶数据，当未获取任何命中(或脱靶)信息时，则判定射手(甲)脱靶或打错靶。数理计算机按照“具体实例1”的实施方法步骤，排除射手(甲)打错靶，从而最终判定该射手第3发弹为“脱靶”。本实例有效避免了现有自动报靶系统在以上情况下，未捕捉到命中数据而“静默”，当后续第4发弹正常命中时，错误地将第4发弹的成绩记为第3发弹的成绩，第5发弹的成绩又记为第4发弹的成绩，不能准确报告射手(甲)射击的5发弹中到底是第几发出现脱靶，产生了第3发漏报靶、后两发弹命中次序错误的情形，进而影响射手(甲)对射击成绩的复盘。再则，实弹射击过程中，射手射击1发就观察报靶系统上的命中信息，会极大分散射手的注意力，影响射手心理，不是良好的射击习惯。

作为一种实施方式，在战斗小组进行协同射击训练中，多名射手对多个反复出现的隐显目标射击。如，有3名射手分别编号为X1、X2、X3，有6个目标(靶标)分别编号为Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6。同一个目标被不同射手在不同时机多次射击时，现有报靶系统只能计算战斗小组对该目标的总命中数，利用本发明方法，根据目标编号，射手靶位编号，可精准报知每名射手分别命中每个目标的环数、发数、时间等信息，系统可根据命中环数，计算判断该目标(靶标)被杀伤的强度，如对目标Y5毁伤，射手X2第1次命中Y5为7环，则可判定目标Y5为轻伤；目标Y5仍具战斗能力，可再次显靶，当射手X1第2次命中为10环，则可判定目标Y5被消灭，不再显靶。因此，本发明可有效增强协同射击训练效益，在协同射击训练中利用该自动报靶方法，可实现精准分析并还原实际命中情况。

作为一种实施方式，本发明的“弹丸发射时间”(t

主要由枪与目标的距离、弹丸出膛速度、风阻、激波传感器捕捉时间、报靶反应时间及数据处理时间等因素决定，其中风阻是可变因素，因此t值并非为恒定值。由于在同一时间上风阻相同，当数理计算机需要比对“可能脱靶”的数据时，t值可根据同一轮射击时段内其余靶位的t值，测算出“可能脱靶”的弹丸命中时间(t

作为一种实施方式，本发明的时间数据采集精确记为t

进一步地，平均脱靶率为

隐显目标射击中，设目标显示时间为t

因此，当本发明中时间数据采集精确到0.01秒时，当两名射手同一时间击发，同时其中一名脱靶，另一名打错靶的概率分析。根据大量样本数据统计，对固定目标射击5发弹，不妨设射手5次射击后使用时间合计为126秒，即：

平均脱靶率为0.017，平均打错靶率为0.0035当有10名射手参与射击时，出现情况以上概率为：

隐显目标射击中，目标显示时间为6秒，使用弹数10发，每次射击2连发，当有10名射手参与射击时，出现以上情况的概率为：

由此看出，具体实例情况下仍具有极强的可操作性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”，或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。