CN107990789B - 一种基于振动信号确定弹丸位置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于方法和技术发明，具体地说是提出了一种新的方法和技术，实现了在室内和复杂野外环境下，对于不同靶标材料在实弹射击训练中确定弹着点位置。具有适应性强、使用方便等特点，可以有效的解决当前各种弹着点定位技术的不足。根据靶标大小的不同，在靶标下方等间距用三个振动传感器一字线布阵，当子弹（炮弹）击中靶面后，在靶面上会产生振动波。在靶标材料确定的情况下，子弹（炮弹）击中靶标后在靶面上传播的横波速度也确定。通过三个振动传感器检测横波最大值延时时间的不同，可以解算出弹着点位置坐标。本发明提出的方法和技术可以在部队射击训练中提供支持和帮助，有效提高部队射击训练的效率。

Description

一种基于振动信号确定弹丸位置的方法
技术领域
本发明属于军事训练设备领域，具体地说是提出了一种新的方法和技术，通过多个振动传感器布阵检测信号分析来确定弹丸弹着点位置。
背景技术
在军事射击训练中，实弹射击训练是一种重要的训练方式。为检验射击训练者水平，需要确定射击子弹中靶位置。对于弹着点位置的确定，当前主要采用两种方式：一种是实弹射击完成后，通过人工检靶并确定弹着点位置，通知射击者；还有一种是采用自动装置报靶。人工检靶效率低，不安全，在部队射击训练中逐渐淘汰。自动报靶已经逐渐进入部队射击训练应用中。由于实弹射击训练中子弹速度快、应用环境复杂，特别是在野外应用环境下，对自动报靶技术更是提出了严峻的考验和要求。当前国内外主要应用的精度射击自动报靶技术有超声报靶技术(包括开放超声)、电极短路技术(包括各种金属铝箔或导电橡胶等导电体在子弹穿过瞬间短路检测)、激光阵列技术、视频照排技术(图像识别)等。在这几种技术中，超声报靶技术通过检测弹丸的超声波确定着靶点位置，但因为超声波在空气中传播，受环境影响大，导致在使用时精度不高，而且使用方式受限，必须是高速超音速弹丸。为保证精度，需要做隔离空气仓，但子弹打多后会泄露，需要经常更换；电极短路技术制作工艺简单，用量比较大，但不能做到精确定位；激光阵列技术受安装工艺和防弹设施的限制，很难在野外应用；视频照排技术也是受环境影响大，使用安装不便，当子弹弹着点多时很难识别，基本局限于室内应用且要经常更换靶纸。所以，迄今，国内外还没有一种室内和野外多种环境应用、使用方便、能精确定位弹着点位置的很好的解决方案，各种现有技术都有一定的局限性，很难满足部队实弹射击训练的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足，提出了一种在室内和野外多种实弹射击环境下实现弹着点定位的方法和技术。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：采用3个振动传感器一字线布阵，根据检测靶标大小(重武器靶和轻武器靶大小不同)，两个传感器在两边，一个在正中间，等间距在靶面下部固定安装分布。当子弹(或炮弹)击中靶标后，高速弹丸会对靶面产生冲击振动，产生振动的横波根据材料不同，按一定速度传到传感器并被检测到。击中靶面的弹着点位置不同，到各个传感器的距离也不一样，在速度相同的情况下，传输的时间也不一样。通过计算不同的时间，就可以计算出弹着点到传感器的距离，从而可以确定弹着点的位置坐标。无论是采用出厂固定的靶标材料，还是现场更换其它种类的靶标材料，只是会影响振动横波的传输速度，通过提前测试确定材料的横波传输速度或通过现场首发击中靶标测试计算横波的传输速度，在位置计算中横波传输速度都是作为一个确定量，这也是符合实际情况的。而且在这种检测计算方法中，振动横波在靶面中传输，只与靶面材料有关，与环境基本没有关系，可以保证在各种野外应用环境下都保证检测的精度。因为靶面可以使用各种材料，成本低，方便，更适于部队训练应用。
其特征是：提出了一种适于室内和各种野外应用环境确定实弹射击弹着点位置的方法和技术。根据靶标大小，确定传感器的一字线布阵位置，再根据采用靶标材料的不同，确定子弹(炮弹)击中靶面时横波在靶面传播的速度，根据3个传感器检测时间的不同，可以计算出弹着点到各个传感器的距离，从而确定弹着点位置坐标。
本发明的有益成果是：提出了一种适于室内和野外多种复杂环境的实弹射击弹着点定位方法和技术，通过3个振动传感器一字线布阵，根据确定材料的靶标横波传输速度，检测子弹(炮弹)弹着点到各个传感器的延时时间并计算分析，确定弹着点位置。更换不同的靶标材料，通过试验，可以确定该材料的横波传输速度，同样可以分析计算出弹着点位置。相比传统方法，不受环境干扰影响，和子弹(炮弹)速度无关，可应用于各种靶面材料，适应性更强，对部队实弹射击训练提供有力的保证。
附图说明
图1为本发明的靶标上子弹击中位置检测传感器布阵解算示意图；
图2为本发明的系统组成结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
本方法技术如图1所示，以轻武器为例，在实弹射击训练中，靶标、传感器布阵和子弹击中靶标的弹着点位置设如图1所示。
三个振动传感器A，B和C在靶标下方等距布阵，其中B传感器在中间位置。传感器间距为L(靶面确定后，L也确定，为靶面宽度的1/2)。设弹着点位置为O，离传感器A，B和C的距离分别为La，Lb和Lc，离传感器一字布阵线垂直距离为h；在靶面确定材料情况下，子弹击中靶面的横波传输速度设为V，则在子弹击中靶面后，3个振动传感器检测到横波的时间分别为Ta，Tb，和Tc，则有：
La＝Ta*V (1)
Lb＝Tb*V (2)
Lc＝Tc*V (3)
三个传感器都以采集到波形的最大峰值开始计算时间，则最近的传感器传输时间最短，设传输时间为To，在这里设与Tb相等，即Tb＝To。因为检测处理电路得到的时间只是相对时间，即首先要确定时间起点，而实际子弹击中靶标的时间是无法确定的。本技术采用三个传感器第一个检测到的时间为相对时间起点，这里设为B传感器，所以，分析处理电路得到的时间是从B传感器采集到波形最大值后，A传感器和C传感器才开始计时得到的时间，为相对时间。
既有：
La＝(T’a+To)*V (4)
Lb＝To*V (5)
Lc＝(T’c+To)*V (6)
这里，有：
Ta＝T’a+To (7)
Tb＝To (8)
Tc＝T’c+To (9)
其中，T’a和T’c是以B传感器为测量到最大值为计时起点，传感器A和C在检测处理电路测量得到的时间(实际To是不知道或不确定的)。
将方程(5)代入方程(4)和(6)，两边分别平方，则有：
La 2＝Lb 2+2Lb*T’a*V+T’a 2*V2 (10)
Lc 2＝Lb 2+2Lb*T’c*V+T’c 2*V2 (11)
根据图1，有：La 2＝h2+2L*L1+L1 2+L2 (12)
Lc 2＝h2-2L*L1+L1 2+L2 (13)
Lb 2＝h2+L1 2 (14)
将方程(10)、(11)、(12)、(13)和(14)联立求解，可求得h和L1。
Lb＝[2L2-(T’a 2+T’c 2)*V2]/[2V*(T’a+T’c)] (15)
L1＝(T’a-T’c)*[2L2+2T’a*T’c*V2]/[4L*(T’a+T’c)] (16)
h＝(Lb 2-L1 2)1/2 (17)
这样，弹着点在靶标平面上的位置就可以确定。
附加说明：1.随靶面大小不同，L值可变，此值与传感器布阵有关；
2.靶面材料固定，则横波传输速度V确定。每种新靶标材料应用，试打1枪，根据方程(2)计算V值；
3.在算法说明中，以弹着点到传感器B最近为例。实际检测电路是对3个传感器同时检测，以最先获得最大值的为计时起点，再计算另外2个传感器的相对延时时间，算法类似，固化在软件中。
4.对于一些特殊情况，如2个传感器同时检到最大值，如Ta＝Tc，则弹着点在中垂线上，这时有Lb＝h；如Ta＝Tb或Tb＝Tc，则弹着点在B传感器与A传感器或C传感器的中垂线上，具有Lb＝La或Lb＝Lc的关系，同样可以容易的求出h。
5.由于靶面尺寸小，横波传输距离近，为保证定位精度，对测量电路要求比较高。整个系统包括振动传感器、信号放大滤波、高速A/D转换、FPGA高精度时间计算、无线通信、远端中心显示等部分组成。系统组成如图2所示。

Claims (1)

1.一种适于室内和野外复杂环境应用的实弹射击弹着点定位方法，其特征在于：采用固定的或灵活更换的靶标材料，在靶标下方根据靶标大小等间距将三个振动传感器一字线布阵，通过检测和解算子弹或炮弹击中靶面弹着点其振动横波在靶面上传输到三个振动传感器的延时时间，确定弹着点位置并无线传输到远端控制中心显示，此过程中是三个传感器接收的信号均依次通过放大和滤波处理、高速A/D转换和FPGA计算，最终通过无线通信传输到远端控制中心显示；
具体计算方法包括如下步骤：
(1)将三个振动传感器A，B和C在靶标下方等距布阵，其中B传感器在中间位置，传感器间距为L，L为靶面宽度的1/2，设弹着点位置为O点，O点离传感器A，B和C的距离分别为La，Lb和Lc，O点离传感器一字布阵线垂直距离为h；子弹击中靶面的横波传输速度设为V，在子弹击中靶面后，3个振动传感器检测到横波的时间分别为Ta，Tb，和Tc，则有：
La＝Ta*V (1)
Lb＝Tb*V (2)
Lc＝Tc*V (3)；
(2)三个传感器都以采集到波形的最大峰值开始计算时间，最近的传感器传输时间最短，最短的传输时间为To，假设B传感器为距离O点最近的传感器，即Tb＝To；采用三个传感器第一个检测到的时间为相对时间起点，分析处理电路得到的时间是从B传感器采集到波形最大值后，A传感器和C传感器才开始计时得到的时间，为相对时间，既有：
La＝(T’a+To)*V (4)
Lb＝To*V (5)
Lc＝(T’c+To)*V (6)
这里，有：
Ta＝T’a+To (7)
Tb＝To (8)
Tc＝T’c+To (9)
其中，T’a和T’c是以B传感器为测量到最大值为计时起点，传感器A和C在检测处理电路测量得到的时间；
将方程(5)代入方程(4)和(6)，两边分别平方，则有：
La 2＝Lb 2+2Lb*T’a*V+T’a 2*V2 (10)
Lc 2＝Lb 2+2Lb*T’c*V+T’c 2*V2 (11)
由于La 2＝h2+2L*L1+L1 2+L2 (12)
Lc 2＝h2-2L*L1+L1 2+L2 (13)
Lb 2＝h2+L1 2 (14)
其中，L1为O点到传感器一字布阵线的垂点与B传感器之间距离，
将方程(10)、(11)、(12)、(13)和(14)联立求解，可求得h和L1；
Lb＝[2L2-(T’a 2+T’c 2)*V2]/[2V*(T’a+T’c)] (15)
L1＝(T’a-T’c)*[2L2+2T’a*T’c*V2]/[4L*(T’a+T’c)] (16)
h＝(Lb 2-L1 2)1/2 (17)
由此，弹着点在靶标平面上的位置确定。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110095176A (zh) * 2019-03-29 2019-08-06 石家庄铁道大学 一种边坡安全监测方法、系统及终端设备
JP7468897B2 (ja) 2020-09-01 2024-04-16 株式会社エイテック 標的システム、およびプログラム
CN112344788B (zh) * 2020-10-29 2022-09-02 成都方德尔科技有限公司 一种水弹射击训练系统
CN113883967B (zh) * 2021-10-22 2023-05-30 成都方德尔科技有限公司 一种罐装靶机系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1074753A (zh) * 1992-01-14 1993-07-28 抚顺市发明学会技术服务部 实弹射击自动验靶、报靶系统
CN100392344C (zh) * 2004-02-19 2008-06-04 中国人民解放军总参谋部第六十研究所 水平式布阵超声自动报靶系统
CN204461223U (zh) * 2013-05-10 2015-07-08 深圳弘江军科技有限公司 一种无线报靶传感器
CN104197787B (zh) * 2014-08-29 2016-05-25 李俊 一种具有声光复合定位自动报靶的射击训练装置
CN105157482A (zh) * 2015-07-23 2015-12-16 南通金双洋电子科技有限公司 一种三角式布阵声学自动报靶设备

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