CN101839677B - 声光自动报靶系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量超音速飞行弹丸着靶坐标的声光自动报靶系统，由探测光幕、两个传声器阵列、数据采集装置、坐标计算单元和显示部分构成。探测光幕可以是被动光幕，也可以是主动光幕，且探测光幕与预定靶面重合；两个传声器阵列分别由三个传声器组成，其中S1、S2、S3构成一个阵列，S4、S5、S6构成另一个阵列，且每个阵列中的三个传声器可以围绕中心O1或O2任意布置。本发明克服了现有声学报靶系统计算坐标时，代入当地声音传播速度所引起的误差；另外本发明有利于降低报靶系统的机械加工精度，以及现有声靶对传声器安装位置要求严格的缺点，并显著减低测量系统的制造成本；本发明测量系统结构紧凑，布靶简单。

Description

声光自动报靶系统

技术领域

本发明属于武器射击靶场自动报靶技术领域，主要涉及声光自动报靶装置，具体是一种适用于实弹射击用靶标弹着点自动测量的声光自动报靶系统。

背景技术

在射击娱乐、部队、公安部门的射击训练以及比赛中，射击成绩的统计的方法有人工报靶和自动报靶。人工报靶是最传统和原始的方法，它存在许多弊端，如带有个人主观性、难于识别重孔，且费时费力，存在一定的危险性。随着技术的进步，各种各样的自动报靶技术不断出现，自动报靶克服了人工报靶的弊端，其中利用声学方法的自动报靶系统或装置很多，如中国专利CN85107388、CN92106027.0、CN01221138.9、CN03129380.8等，美国专利US006198694、US002916289等。目前众多的采用声学方法的自动报靶系统在计算弹着点坐标时，都需要将声音的传播速度带入计算公式计算，而声音的传播速度受当地空气的温度、湿度的影响，不是恒定不变的，这就给测量系统带来了误差。

美国专利US4885725，它采用了两个三角形的传声器阵列，该方案中这两个三角形阵列必须或为正三角形或为直角三角形，并要求传声器到三角形中心的距离远小于两个三角形组的中心距离，这样才能假设激波在到达传声器阵列时为一平面波，根据这一假设来计算弹着点的坐标。US4885725中给出的计算弹着点坐标的公式虽然可以消除声音传播速度的影响，但其用平面波来代替激波到达传声器时的圆弧面，会带来测量误差。

本发明项目组对国内外专利文献和公开发表的期刊论文检索，再尚未发现与本发明密切相关和一样的报道或文献。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术现状，克服上述技术或装置存在的缺点，发明一种结构紧凑，布靶简单，不仅能消除声音传播速度的影响，也能克服US4885725中所述的测量原理所产生的系统误差，显著提高弹着点位置测量精度的声光自动报靶系统。

本发明以下列技术方案来实现：

本发明是声光自动报靶系统，主要涉及声光自动报靶装置，包括有：探测光幕L、放大电路、数据采集装置、坐标计算单元和显示部分，其特征在于：它还包括有传声器阵列，探测光幕L和传声器阵列同时对飞行弹丸进行测量，所捕捉的信号通过各自的放大器传输到数据采集装置，由坐标计算单元综合计算，给出所测飞行弹丸的着靶坐标信息，经显示部分显示结果；探测光幕L或是被动光幕，或是主动光幕，探测光幕L与预定靶面重合。

本发明是基于光幕探测技术和传声器阵列相结合的测量报靶系统，当超音速飞行弹丸穿过探测光幕时，探测光幕输出一触发脉冲使数据采集装置开始工作，随后超音速飞行弹丸产生的激波信号被传声器阵列探测并输出相应信号，该信号由放大电路放大后，由数据采集装置采集，得到超音速飞行弹丸产生的激波从触发光幕位置到达传声器阵列中各个传声器的时间值，根据所得到的时间值和传声器阵列的结构参数，由坐标计算单元计算出弹丸穿过光幕的坐标，并在显示器上显示。

本发明的实现还在于：传声器阵列为两个，每个传声器阵列由三个传声器构成，传声器S1、传声器S2、传声器S3构成第一传声器阵列，传声器S4、传声器S5、传声器S6构成第二传声器阵列，该两个传声器阵列与探测光幕L处于同一平面内。

两个传声器阵列与探测光幕L一起同时获取弹丸的信息，只是探测光幕L所获的信息是光信号，而传声器阵列所获为声信号。

本发明的实现还在于：两个传声器阵列，传声器阵列的布置，三个传声器的连线或为三角形或为直线布置。

每个阵列中的三个传声器可以围绕阵列中心任意布置。传声器阵列的布阵灵活多样，适应性更强，可以适应不同的弹的测量，也可以适用于不同的测量场合。另外，系统对传声器在声阵列中的位置无特殊要求，这大大降低了传声器的安装要求和传声器固定装置的机械加工精度，使整个系统的制造成本降低。

本发明的实现还在于；两个传声器阵列布阵构成三角形组合，该三角形或为直角三角形，或为正三角形，或为任意三角形。

相对于已有技术，本发明可以为任意三角形的传声器阵列布置是个突破，不仅降低了整个系统的安装、调试精度要求，提高了工作效率，同时可以根据实际的安装位置数据，代人计算公式，消除了实际安装数据与理论计算公式之间的不一致，所造成的误差。

本发明的实现还在于：两个传声器阵列布阵构成直线组合，或按水平直线或按竖直直线组合。

本发明的实现还在于：两个传声器阵列布阵为：一个阵列按三角形布置组合，另一个阵列按水平或竖直直线布置的组合。

本发明的该方案使得传声器阵列布阵更加灵活和方便，给测量工作带来方便和高效率。

由于本发明采用了探测光幕和传声器阵列相结合的技术方案，利用光传播和声传播的不同途径测试同一飞行弹丸的着靶信息，由数据采集装置得到的弹丸激波到达传声器的时间值，是激波在探测光幕上的分量从弹着点传播到声阵列中各个传声器的绝对时间，该时间符合声波在预定靶面上真实传播规律，所以采用该时间来计算弹着点的坐标，有效地解决了能消除声音传播速度的影响，显著提高弹着点位置的测量精度。尤其对超音速飞行弹丸的测定报靶具有高精度。

本发明还设置了多种传声器阵列布阵阵形，有利于降低报靶系统的机械加工精度，以及现有声靶对传声器安装位置要求严格的缺点，且测量系统不存在原理假设，这不仅显著减低测量系统的制造成本，而且能显著提高系统测量精度；另外，该系统采用数据采集装置来计算弹着点坐标，省去了信号转换环节和较多的计时装置，所以本发明具有结构紧凑，布靶简单的优势。

附图说明：

图1是本发明的系统构成框图；

图2是本发明传声器三角形布阵示意图，也是实施例3的示意图；

图3是本发明传声器竖直直线布阵示意图，也是实施例4的示意图；

图4是本发明传声器水平直线布阵示意图，也是实施例7的示意图；

图5是本发明传声器的一种布阵方案，也是实施例8的示意图；

图6是本发明传声器的一种布阵方案，也是实施例9的示意图；

图7传声器的各种组合线布阵示意图；也是实施例10的示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明

实施例1：参见图1，本发明是声光自动报靶系统，包括有：探测光幕L、放大电路、数据采集装置、坐标计算单元和显示部分，本发明还包括有传声器阵列，探测光幕L和传声器阵列同时对飞行弹丸进行测量，所捕捉的信号通过各自的放大器传输到数据采集装置，给出所测飞行弹丸的着靶信息；当超音速飞行弹丸穿过探测光幕时，探测光幕输出一触发脉冲使数据采集装置开始工作，随后超音速飞行弹丸产生的激波信号被传声器阵列探测并输出相应信号，该信号由放大电路放大后，由数据采集装置采集，得到超音速飞行弹丸产生的激波到达传声器阵列中各个传声器的时间值，根据所得到的时间值和传声器阵列的结构参数，由坐标计算单元计算出弹丸穿过光幕的坐标，并在显示器上显示。显著提高弹着点位置的测量精度。

探测光幕L或是被动光幕，或是主动光幕，探测光幕L与预定靶面重合。探测光幕采用目前已经成熟的天幕靶。

本发明声光自动报靶系统，由探测光幕、两个传声器阵列、放大电路、数据采集装置、坐标计算单元和显示部分构成。所述的探测光幕可以是主动光幕，也可以是被动光幕。每个传声器阵列由三个传声器组成，三个传声器可以任意分布，不必构成特定的三角形形状，甚至可以在一条直线上分布。由于采用探测光幕来触发数据采集装置，所以由数据采集装置得到的弹丸激波到达传声器的时间值，是激波在探测光幕上的分量从弹着点传播到声阵列中各个传声器的绝对时间。该时间符合声波在预定靶面上真实传播规律，所以采用该时间来计算弹着点的坐标，将显著提高弹着点位置的测量精度。本发明由于采用数据采集装置获得弹丸激波到达各个传声器的时间值，这精简了测量系统的构成，去除了复杂的信号处理、变换电路，使系统更加可靠。而且，只要更改软件就能改变系统的性能。

实施例2：主体构成同实施例1，参见图1。

声光自动报靶系统的传声器阵列为两个，每个传声器阵列由三个传声器构成，传声器S1、传声器S2、传声器S3构成第一传声器阵列，传声器S4、传声器S5、传声器S6构成第二传声器阵列，该两个传声器阵列与探测光幕L处于同一平面内。

本发明对传声器在声阵列中的位置无特殊要求，这大大降低了传声器的安装要求和传声器固定装置的机械加工精度，使整个系统的制造成本降低。

实施例3：主体构成同实施例2，自动报靶系统两个传声器阵列的布阵是：三个传声器的连线为三角形，传声器的排列规则是三个传声器围绕阵列中心点分布排列，三个传声器的连线形成三角形组合阵列。参见图2。本例中传声器阵列三角形为正三角形，第一传声器阵列中，传声器S1、传声器S2、传声器S3处于阵列中心点01周围，均与阵列中心点01等距，传声器S1、传声器S2、传声器S3的连线形成正三角形组合。

实施例4：主体构成同实施例2，自动报靶系统两个传声器阵列的布阵是：直线布置，参见图3，本例中，两个传声器阵列的布阵均是垂直直线布置，第一传声器阵列中，传声器S2处于阵列中心点01处，传声器S1和传声器S3沿垂直方向分别对称安置于阵列中心点01两侧。同样，第二传声器阵列中心点02处安置传声器S5，阵列中心点02两侧也对称安置有传声器S4和传声器S6.

实施例5：主体构成同实施例3，声光自动报靶系统的两个传声器阵列布阵构成三角形组合，该三角形或为直角三角形。

实施例6：主体构成同实施例3，声光自动报靶系统的两个传声器阵列布阵构成三角形组合，该三角形或为任意三角形。

实施例7：主体构成和传声器的排列规则同实施例4，两个传声器阵列的布阵均是水平直线布置，参见图4。

实施例8：主体构成同实施例2，传声器的排列规则同实施例3和实施例4，声光自动报靶系统的两个传声器阵列布阵为一个阵列按三角形布置，另一个阵列按水平或竖直直线布置的组合。参见图5，本例是第一传声器阵列为等边三角形组合阵列，第二传声器阵列为垂直直线布置组合阵列。

实施例9：主体构成同实施例2，传声器的排列规则同实施例3和实施例4，参见图6，本例是第一传声器阵列为等边三角形组合阵列，第二传声器阵列为水平直线布置组合阵列。

实施例10：主体构成同实施例2，传声器的排列规则同实施例4，参见图7，本例是第一传声器阵列为垂直直线组合阵列，第二传声器阵列为水平直线布置组合阵列。

Claims (5)

1.一种声光自动报靶系统，包括有：探测光幕(L)、放大电路、数据采集装置、坐标计算单元和显示部分，其特征在于：它还包括有传声器阵列，探测光幕(L)和传声器阵列同时对飞行弹丸进行测量，所捕捉的信号通过各自的放大器传输到数据采集装置；探测光幕(L)或是被动光幕，或是主动光幕，探测光幕(L)与预定靶面重合；所述的传声器阵列为两个，每个传声器阵列由三个传声器构成，传声器I(S1)、传声器II(S2)、传声器III(S3)构成第一传声器阵列，传声器IV(S4)、传声器V(S5)、传声器VI(S6)构成第二传声器阵列，该两个传声器阵列与探测光幕(L)处于同一平面内。

2.根据权利要求1所述的声光自动报靶系统，其特征在于：所述两个传声器阵列的布阵是：三个传声器的连线或为三角形或为直线布置。

3.根据权利要求2所述的声光自动报靶系统，其特征在于：所述两个传声器阵列布阵构成三角形组合，该三角形或为直角三角形，或为正三角形，或为其他任意三角形。

4.根据权利要求2所述的声光自动报靶系统，其特征在于：所述两个传声器阵列布阵构成直线组合，或按水平直线或按竖直直线组合。

5.根据权利要求2所述的声光自动报靶系统，其特征在于：所述两个传声器阵列布阵为一个阵列按三角形布置，另一个阵列按水平或竖直直线布置的组合。

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