CN100567879C - 热成像型互动射击训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明热成像型互动射击训练系统，涉及的是一种多功能的影像互动射击训练的训练设备。训练系统包含受弹靶面、红外探测器、总控制台、投影机、多个CCD摄像头、分段滤光器、多个枪支、无线发令装置、电子掩体及互动训练控制器，总控制台装置有图像控制及位置解算计算机、视频图像采集卡；投影机将计算机生成的多个靶标投影在受弹靶面上，红外探测器通过串口数据线与计算机相连；计算机对红外探测器的相关参数进行控制；CCD将全程监控投影屏幕，将采集到的图像送到计算机进行图像处理，计算射击点坐标；无线发令装置和电子掩体向互动训练控制器发送信号，互动训练控制器经过处理后向计算机发送相应指令，实现与活动场景的互动。

Description

热成像型互动射击训练系统

技术领域

本发明热成像型互动射击训练系统涉及的是一种多功能的影像互动射击训练的训练设备，适用于实弹弹着点定位、多人激光模拟射击时弹着点定位及识别、紧急避险及语音控制。可以进行精度射击，也可以进行各种运动目标和模拟现实场景中的活动目标的射击，通过语音控制及紧急避险的互动训练，提高训练者的准确判断、快速反应及快速射击的能力，并可对训练过程进行实时跟踪、对训练成绩进行管理，适合于单员或小组进行战术射击训练。对多人参训过程中每一成员的射击成绩能准确识别与统计。

背景技术

国内外现有的影像射击训练系统的报靶方法现状是：实弹弹着点定位主要采用纸屏(单幅或多幅双层)和声电定位方法。这两种方法对射击屏幕的要求很高，屏幕内部或周边安装有声定位探头或照明设备，既增加了屏幕自身的加工难度，又使得日常维护比较复杂，而且屏幕自身的防弹要求也很高。并且上述两种方法很易受使用环境的影响，如电磁信号的干扰、环境湿度偏高，受弹体材料受损情况等。

在多人射击的处理上，现有产品主要采用红外加编码的方式，既使得系统在信号的处理上耗时过多，影响了系统的响应速度，在同时出现多个弹着点时，存在无法正确将弹着点与射击人员之间正确配对的问题，造成误判别率偏高。

现有影像射击训练系统的训练方式单一，过分强调射击，无法很好地解决技、战术相结合的训练需求。

发明内容

本发明目的是针对上述不足之处，提供一种热成像型互动射击训练系统，是一种原理可靠、使用维护便利、技战术功能强大的影像互动射击训练系统，依据弹着点在着弹前后温度变化的特点进行实弹射击定位，通过分段滤光原理进行多个激光弹点判别，提供语音控制、紧急避险功能来满足技战术训练需求。

热成像型互动射击训练系统是采取以下方案实现：热成像型互动射击训练系统包含受弹靶面、红外探测器、总控制台、投影机、多个CCD摄像头、分段滤光器、多个枪支、无线发令装置、电子掩体及互动训练控制器。总控制台装置有图像控制及位置解算计算机、视频图像采集卡。

受弹靶面为高利用率、重复射击性能好的橡胶靶面，将其展开后悬挂或张贴作为投影屏幕及射击受弹体。投影机将计算机生成的多个靶标投影在受弹靶面上。红外探测器通过串口数据线与图像控制及位置解算计算机相连，通过视频线与视频采集卡相连。图像控制及位置解算计算机通过串口数据线对红外探测器的相关参数，如对比度、亮度等进行控制，红外探测器将采集到的热像图由视频线传送到图像控制及位置解算计算机进行处理。CCD摄像头装有分段滤光器，装了分段滤光器的CCD通过视频线与视频采集卡相连，CCD将全程监控投影屏幕，监测屏幕上有无激光射击点，并将采集到的图像由视频线送到图像控制及位置解算计算机进行图像处理，计算射击点坐标。无线发令装置和电子掩体向互动训练控制器发送信号，互动训练控制器经过处理后向图像控制及位置解算计算机发送相应指令，实现与活动场景的互动。

无线发令装置可佩戴于训练人员的身上，装置有无线发射器，运用无线话筒的工作原理，内置一只微型麦克风及无线发送模块，将喊话者的声音转化为特定的信号发送至互动训练控制器；

电子掩体设置于射手附近的位置，在掩蔽物上加装光电开关，用来检测训练人员的位置，并将检测信号发送至互动训练控制器；

互动训练控制器主要用于接受并处理无线发令装置与电子掩体发送来的信号，并将处理结果通过串口线传送至计算机。

本发明的特点在于：利用红外探测器对于温度变化的高灵敏的反应和弹着点处温度变化的自然现象，通过图像控制及位置解算计算机软件的智能处理，进行实弹弹着点的定位，使得实弹弹着点定位直观、可靠、精确。受弹靶面结构简单，受弹靶面材料的延展性好，并且受弹靶面具有可以人工修复的特性，使得受弹靶面具有很高的重复利用率，极大地降低了整套设备的使用成本，维护与更换也更为方便。多人模拟射击识别功能彻底解决了多人射击成绩互相混淆的问题，使得整套系统的利用率得以成倍提高，而且使用成本极低，只需消耗少量的电池电力。互动训练功能也使得系统具有更强的实战特性，而且具有很好的扩展性能。

本发明运用摩擦产生热量的原理，检测子弹在穿过物体时物体局部所产生的温度变化，由此定位弹着点；通过特定波长采集的方法来实现多人激光模拟射击时的弹着点定位及识别，实现了多人同时射击时成绩100％准确统计。通过电子掩体与无线发令装置实现紧急避险及语音控制等互动训练。

工作原理

实弹弹着点定位：处于绝对零度以上的物体都会发射不同波长的电磁辐射，物体的温度越高，则红外幅射越强。当子弹命中橡胶屏幕时，子弹与屏幕产生强烈的摩擦作用，引起屏幕局部温度快速升高。红外探测器以每秒50帧的速率对屏幕进行图像采集并时刻对前后两帧进行对比，在检测到弹着点处的温度升高后，将相关参数通过数据线传送至计算机。计算机对此参数进行处理，并通过神经网络算法，解算出弹着点的精确坐标。

多人模拟训练：在多个摄像头与多个枪支之间通过波长建立起一一对应关系。当射击受弹靶面上同时出现多个激光点时，系统将通过分段滤光器将每个激光点进行选择性隔离，并对每一个激光信号进行单独处理，通过约定的对应关系进行识别并报靶。此方法可完全避免误报靶现象，可靠识别率达100％。

语音控制与紧急避险：运用一套可配戴在身上的、小巧的无线发令装置，将训练者的语音通过互动训练控制器传送到计算机，实现与活动场景的语音互动。在训练场地设置安装有光电传感器的电子掩体，将训练者的掩蔽动作通过互动训练控制器传送到计算机，可以实现训练人员与场景的行为互动。利用无线发令装置与电子掩体，训练人员可对活动场景中的目标进行喊话控制、警告、语音威慑，并可在场景中的目标作出攻击动作时进行躲闪，避免受伤。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

图1是热成像型互动射击训练系统示意图。

图2是热成像型互动射击训练系统的实弹弹着点定位工作示意图。

图3是热成像型互动射击训练系统的多枪激光模拟识别工作示意图。

图4是热成像型互动射击训练系统的互动训练原理示意图。

具体实施方式

参照附图1～4，热成像型互动射击训练系统主要包括受弹靶面1、红外探测器9、总控制台4、投影机2、多个CCD摄像头10、分段滤光器11、多个枪支3(可采用激光模拟枪或实枪)、无线发令装置5、电子掩体6及互动训练控制器7。总控制台装置有图像控制及位置解算计算机8、视频图像采集卡。红外探测器9可采用BOE-01红外探测器。图像控制及位置解算计算机8可采用联想开天系列计算机。视频图像采集卡可采用CG300视频图像采集卡。

受弹靶面1由受弹橡胶靶面构成，受弹橡胶靶面材料为高利用率、重复射击性能好的橡胶靶面，将其展开后悬挂或张贴作为投影屏幕及射击受弹体。投影机2将图像控制及位置解算计算机8生成的多个靶标投影在受弹靶面1上。红外探测器9通过串口数据线与图像控制及位置解算计算机8相连，通过视频线与视频采集卡相连。图像控制及位置解算计算机8通过串口数据线对红外探测器9的相关参数，如对比度、亮度等进行控制，红外探测器9将采集到的热像图由视频线传送到图像控制及位置解算计算机8进行处理。CCD摄像头10装有分段滤光器11，装了分段滤光器的CCD通过视频线与视频采集卡相连，CCD将全程监控投影屏幕，检测屏幕上有无激光射击点，并将采集到的图像由视频线送到图像控制及位置解算计算机8进行图像处理，计算射击点坐标。无线发令装置5和电子掩体6向互动训练控制器7发送信号，互动训练控制器7经过处理后向图像控制及位置解算计算机8发送相应指令，实现与活动场景的互动。

无线发令装置5可佩戴于训练人员的身上，装置有无线发射器，运用无线话筒的工作原理，内置一只微型麦克风及无线发送模块，将喊话者的声音转化为特定的信号发送至互动训练控制器。无线发送模块可采用FS1000-4a型无线发送模块。

电子掩体6设置于射手附近的位置，在掩蔽物上加装光电开关，用来检测训练人员的位置，并将检测信号发送至互动训练控制器7；

互动训练控制器7主要用于接受并处理无线发令装置与电子掩体发送来的信号，并将处理结果通过串口线传送至计算机。互动训练控制器7具有无线接收器、信号处理电路。无线接收器采用SB-JSI型无线接收器。信号处理电路装置有51系列单片机。

受弹靶面1所用材料为高纯度橡胶板，整体为浅白色，表面颜色一致性好，用来作为投影屏幕和射击目标，受弹靶面具有极高的延展性，在子弹穿过屏幕后，仅能留下一个细微的弹孔。红外探测器9将采集到的弹着点数据进行转换后送至图像控制及位置解算计算机8处理，由于红外探测器9前端镜头的光学特性，采集画面相对于真实画面有一定的弧状变形。计算机软件将运用神经网络算法对受弹靶面1分区域进行多点采样与运算，用以修正弹着点坐标，使得报靶精确。

模拟训练时，激光模拟枪3发出一束不可见射向受弹靶面1，全程监控的CCD摄像头10将激光束在受弹靶面上的位置进行捕捉，送至图像控制及位置解算计算机8的图像处理程序进行解算，报出激光点在受弹靶面上的准确位置。当多枪同时射击时，CCD将通过分段滤光器11对每一个激光点进行隔离采集，然后送至图像控制及位置解算计算机8处理，并将处理后的结果与激光模拟枪3进行比对，做到识别枪号与弹点一一对应，其准确率达到百分之百。

在进行活动场景的射击训练时，通过无线发令装置5与电子掩体6，训练者可以依据自身判断或经验，发出语音或做出躲避动作，实现与活动场景的互动，使得训练过程更逼真，更贴近实战。

系统自带功能强大的数据库，通过档案管理系统软件，可将训练过程中的重要数据，如人员档案、射击成绩、互动动作、训练结果等存入数据库中，并可随时进行查询、统计、打印输出。

Claims (3)

1、一种热成像型互动射击训练系统，其特征在于训练系统包含受弹靶面、红外探测器、总控制台、投影机、多个CCD摄像头、分段滤光器、多个枪支、无线发令装置、电子掩体及互动训练控制器，总控制台装置有图像控制及位置解算计算机、视频图像采集卡；

投影机将图像控制及图像控制及位置解算计算机生成的多个靶标投影在受弹靶面上，红外探测器通过串口数据线与位置解算计算机相连，通过视频线与视频采集卡相连；图像控制及位置解算计算机通过串口数据线对红外探测器的相关参数对比度、亮度进行控制，红外探测器将采集到的热像图由视频线传送到图像控制及位置解算计算机进行处理；CCD摄像头装有分段滤光器，装了分段滤光器的CCD通过视频线与视频采集卡相连，CCD将全程监控投影屏幕，检测屏幕上有无激光射击点，并将采集到的图像由视频线送到图像控制及位置解算计算机进行图像处理，计算射击点坐标；无线发令装置和电子掩体向互动训练控制器发送信号，互动训练控制器经过处理后向图像控制及位置解算计算机进发送相应指令，实现与活动场景的互动；

无线发令装置可佩戴于训练人员的身上，装置有无线发射器，运用无线话筒的工作原理，内置一只微型麦克风及无线发送模块，将喊话者的声音转化为特定的信号发送至互动训练控制器；

电子掩体设置于射手附近的位置，在掩蔽物上加装光电开关，用来检测训练人员的位置，并将检测信号发送至互动训练控制器；

互动训练控制器主要用于接受并处理无线发令装置与电子掩体发送来的信号，并将处理结果通过串口线传送至图像控制及位置解算计算机。

2、根据权利要求1所述的热成像型互动射击训练系统，其特征在于受弹靶面为高利用率、重复射击性能好的橡胶靶面，将其展开后悬挂或张贴作为投影屏幕及射击受弹体。

3、根据权利要求1所述的热成像型互动射击训练系统，其特征在于互动训练控制器具有无线接收器、信号处理电路，无线接收器采用SB-JSI型无线接收器，信号处理电路装置有51系列单片机。

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