CN110044209B - 一种数字化仿真瞄靶训练系统以及训练方法 - Google Patents
一种数字化仿真瞄靶训练系统以及训练方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种数字化仿真瞄靶训练系统以及训练方法,所述系统由激光发射单元、视频采集单元、无线通讯单元以及数据处理显示单元组成,激光发射单元发射激光信号,视频采集单元采集到激光信号后对信号进行处理进而获得激光中心点坐标信号,并通过无线通讯单元将激光中心点坐标信号发送至数据处理显示单元进行修正、存储并显示。本发明利用激光进行瞄靶训练,并实现自动报靶,减小了实弹训练成本,提高了报靶的效率、准确性以及安全性。
Description
技术领域
本发明属于射击辅助设备技术领域,具体涉及一种数字化仿真瞄靶训练系统以及训练方法。
背景技术
在军事战争中,枪械是军人最重要的武器装备之一,同时也是打击敌人的有利武器。在与敌人交锋时,士兵射击的精准度与命中率直接关系到部队的战斗力,因此在部队的日常军事训练中,射击训练是必不可少的训练项目之一,同时提高训练人员射击的精准度与命中率也十分重要。目前,军队的射击训练多为瞄准训练以及少量的实弹射击训练,报靶方式一般为人工报靶。瞄准训练一般对参训人员先进行射击前的理论指导,然后再进行靶面瞄准来调整射击姿势与瞄准部位,但是这样的训练无法准确评估射击人员的训练效果。而实弹射击对子弹的消耗较大,并且对安保的要求较高。人工报靶是由报靶人员对射击人员的射击成绩进行统计,但是这种报靶方式工作量较大,并且存在危险性高、准确率低、效率低下等问题。
目前我国一些部队在进行射击训练时已开始采用自动报靶系统,这些自动报靶系统的实现基于图像处理、激光坐标、电容、超声波传感器等原理。虽然这些自动报靶系统可以提高报靶的准确性,但是这种自动报靶系统只能用于实弹射击训练,不能用于瞄准训练,无法在实弹射击训练前对参训人员进行瞄准射击辅助指导。而实弹射击对子弹的消耗较大,在实弹射击过程中对枪械的膛线会产生损坏,同时也容易对报靶人员的安全造成威胁,这样无疑大大增加了训练成本和安全隐患。并且,部分自动报靶系统对设备精度要求较高,不但会增加成本,而且无法保证对射击人员的成绩进行实时性报靶。
发明内容
根据上述现有技术中的缺陷,本发明提供了一种数字化仿真瞄靶训练系统以及训练方法,本发明利用激光进行瞄靶训练,并实现自动报靶,减小了实弹训练成本,提高了报靶的效率、准确性以及安全性。结合说明书附图,本发明的技术方案如下:
一种数字化仿真瞄靶训练系统,由激光发射单元、视频采集单元、无线通讯单元以及数据处理显示单元组成;
所述激光发射单元安装在枪械上,由振动检测模块1、接近开关2、控制模块3和激光发射器4组成,振动检测模块1和接近开关2分别通过控制模块3与激光发射器4信号连接,通过振动检测模块1和接近开关2检测枪械被触发后,通过控制模块3控制激光发射器4向视频采集单元的靶板发射激光信号;
所述视频采集单元由靶板、高清工业摄像机、图像处理器以及无线信号传送模块组成,高清工业摄像机设置在靶板前方采集完整的靶板靶面图像,高清工业摄像机与图像处理器、无线信号传输模块依次信号连接,图像处理器接收高清工业摄像机采集到的激光信号并处理获得激光中心点坐标信号后,通过无线信号传送模块发送至无线通讯单元;
所述无线通讯单元采用无线局域网构成;
数据处理显示单元由无线信号接收模块、上位机和显示屏依次信号连接组成,上位机通过无线信号接收模块接收无线通讯单元发送的激光中心点坐标信号后,对激光中心点坐标信号进行修正,上位机一方面将修正后的激光中心点坐标信号根据射击人员编号分别存储,以进行统计分析,另一方面将修正后的激光中心点坐标信号发送至显示屏进行显示。
所述振动检测模块1固定安装在枪械的撞针对应的壳体外侧面上,控制模块3固定安装在振动检测模块1一侧的枪械壳体上,接近开关2固定安装在枪栓侧面的壳体外侧面上,激光发射器4固定安装在枪械的枪管正下方,激光发射器4的激光轨迹与枪械的枪管轴线位于同一竖直平面内,且在竖直平面内的夹角为-0.5°至+0.8°。
所述激光发射单元还包括空气压缩管5,空气压缩管5固定安装在枪管发射口斜下方,空气压缩管5轴线与枪管轴线成一定角度;
所述空气压缩管5与控制模块3信号连接,振动检测模块1和接近开关2检测到枪械被触发后,通过控制模块3控制空气压缩管5触发,空气压缩管5内部的压缩空气弹出,发出枪响声,并且使枪管发射口抬高以模拟实弹射击效果。
一种数字化仿真瞄靶训练方法,采用如上所述数字化仿真瞄靶训练系统,具体训练方法如下:
步骤一:激光发射单元分别通过振动检测模块和接近开关检测枪械撞针振动与枪械扳机扣动,当二者同时出发时,激光发射器发射激光;
步骤二:视频采集单元采集激光信号,并通过图像处理器对激光中心点坐标信号进行识别;
步骤三:无线通询单元将激光中心点坐标信号由视频采集单元传送至数据处理显示单元;
步骤四:上位机对激光中心点坐标进行修正,模拟子弹的偏移,并进行存储,最终将修正后的激光中心点坐标信号显示在显示屏上。
所述步骤一的具体过程如下:
射击人员瞄准靶板并扣动扳机后,通过振动检测模块检测撞针震动,通过接近开关检测枪栓的接近距离,进而确定枪械是否被触发,当振动检测模块和接近开关分别将撞针震动信号和枪栓距离同时发送至控制模块时,此时,控制模块判断枪械已被触发,控制模块将控制信号发送至激光发射器,使激光发射器被触发,所述激光发射器被触发后向外发射激光信号。
所述步骤二中,通过图像处理器对激光中心点坐标信号进行识别的过程如下:
图像处理器实时对靶面图像信息进行处理,若检测到此时刻靶板的靶面图像与上一刻靶板的靶面图像的灰度值变化超过一定范围,则判断此时采集到激光发射器发射的激光信号,随后由图像处理器通过高斯累积分布拟合法以及最小二乘法激光光斑进行拟合,从而获取激光光斑的中心位置以及半径,最终,图像处理器对获取的参数进行调节得到高精度的激光光斑的中心点坐标。
所述步骤四中,上位机对激光中心点坐标进行修正过程具体如下:
射击人员由O点沿y轴向靶板进行射击,在只考虑重力和空气阻力的情况下求解子弹动力学方程;
其中,设子弹的质量为m,飞行的初速度为vy,打靶的规定射程为s;
将子弹的飞行轨迹视为物体的斜抛运动可求得:
t=s/vy;
当子弹受到重力作用时,子弹在y方向上做匀速直线运动,初速度为vy,t为子弹的飞行时间,z方向上受重力加速度g,由于沿y轴射击时子弹轨迹会在x和z方向出现偏差,因此重力引起子弹在x方向上的偏差△x和z方向上的偏差△z分别为:
Δx=0;
Δz=-g(s/vy)2/2;
子弹飞行过程中所受空气阻力f与子弹相当于空气的相对速度v的平方成正比表示为:
f=CDρAv2/2
其中ρ表示空气密度,A表示物体与空气流速相对的正面投影面积,CD为阻力系数;
当只考虑空气阻力时,设空气在x和z轴的流速大小为vx、vz,Ax、Az分别为子弹沿x轴和z轴的正面投影面积,当子弹沿y轴射出时,由于子弹射出时的初速度很大,因此子弹行进方向相对于空气的相对速度为子弹的初速度,即vy=v。因此子弹受到沿x轴和z轴的空气阻力大小分别为:
空气阻力对子弹产生加速度沿x和z轴的分量分别为:
当子弹沿y轴射出打在靶板上时,空气阻力引起子弹在x方向上的偏差△x’和z方向上的偏差△z’分别为:
最终可以得出,当子弹沿y轴射出时并打在靶板上时,子弹受重力和空气阻力影响在x和z轴上的总位移偏差为
设激光打在靶面上的中心点坐标为(X,Z),通过子弹飞行动力学算法修正过后激光中心点坐标为(X+Δx总,Z+Δz总);
即修正过后激光中心点坐标为:
所述步骤四中,上位机对修正后的激光中心点坐标进行存储的过程如下:
上位机对射击人员进行编号,并按照编号对每位射击人员的所有射击成绩单独存储,上位机通过程序随时调取射击人员以及集体在一段时间内的射击成绩,并进行统计分析。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、本发明所述数字化仿真瞄靶训练系统中,激光发射系统的振动检测模块和接近开关检测到枪械撞针振动和扳机扣动位移后,通过控制模块控制激光发射器触发,进而通过激光代替实弹模拟射击,使射击人员在瞄准训练中即可准确了解自身射击训练效果,进而不断修正自己的射击姿势与瞄准部位,从而提高自己的射击水平。
2、本发明所述数字化仿真瞄靶训练系统将激光发射系统与自动报靶系统整合到一起,实现了利用激光进行辅助瞄准训练并且满足了实时准确报靶的需求,改善了部队训练时人工报靶效率低下、准确性低、危险性高的缺点,缩减了训练成本,并且支持部队随时进行射击训练,同时通过自动报靶系统对射击人员的射击成绩进行实时的显示与存储,提高报靶的效率、准确性以及安全性。
3、本发明所述数字化仿真瞄靶训练系统对子弹的飞行轨迹进行处理,子弹在飞行过程中会受到空气阻力以及重力等几个方向力的影响,因此,本发明所述训练系统中通过子弹飞行动力学算法处理激光坐标信号,模仿子弹飞行轨迹变化后的真实弹着点,进一步提高了激光模拟实弹射击训练的准确性。
附图说明
图1为本发明所述数字化仿真瞄靶训练系统的结构框图;
图2为本发明所述数字化仿真瞄靶训练系统中,激光发射系统的结构示意图;
图3为采用本发明所述数字化仿真瞄靶训练系统进行训练的坐标示意图;
图4为本发明所述数字化仿真瞄靶训练方法流程框图;
图中:
1-振动检测模块, 2-接近开关, 3-控制模块, 4-激光发射器,
5-空气压缩管, 6-靶板, 7-射击人员。
具体实施方式
为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程,结合说明书附图,本发明的具体实施方式如下:
如图1所示,本发明公开了一种数字化仿真瞄靶训练系统由激光发射单元、视频采集单元、无线通讯单元以及数据处理显示单元组成,所述激光发射单元发射激光信号,所述视频采集单元采集到激光信号后对信号进行处理进而获得激光中心点坐标信号,并通过无线通讯单元将激光中心点坐标信号发送至数据处理显示单元进行修正、显示并存储。
如图1和图2所示,所述激光发射单元布置并安装在枪械上,所述激光发射单元由振动检测模块1、接近开关2、控制模块3、激光发射器4和空气压缩管5组成,其中,振动检测模块1固定安装在撞针对应的壳体外侧面上,控制模块3固定安装在振动检测模块1一侧的壳体上,接近开关2固定安装在枪栓侧面的壳体外侧面上;激光发射器4固定安装在枪械的枪管正下方,即枪械安装刺刀的位置,激光发射器4的激光轨迹与枪械的枪管轴线位于同一竖直平面内,由于子弹的飞行轨迹为斜抛运动,因此随着射击距离的变化子弹射出后弹道高度会发生变化,故激光发射器4的激光轨迹与枪械的枪管轴线在竖直方向上呈一定角度,该角度会随着射击距离的变化而变化,激光发射器4的激光轨迹与枪械的枪管轴线在竖直方向上的角度范围在-0.5°至+0.8°之间,即激光发射器4的激光轨迹在枪械的枪管轴线下方0.5°至枪管轴线上方0.8°之间;空气压缩管5固定安装在枪管发射口斜下方,空气压缩管5轴线与枪管轴线成一定角度;所述振动检测模块1、接近开关2、控制模块3、激光发射器4和空气压缩管5均通过机械连接方式可拆卸地安装在枪械上,以便于随时拆卸或组装。
所述振动检测模块1、接近开关2的信号输出端与控制模块3的信号输入端相连,控制模块3的信号输出端与空气压缩管5与激光发射器4的信号输入端相连,瞄靶训练时,射击人员瞄准并扣动扳机后,通过振动检测模块1检测撞针震动,通过接近开关2检测枪栓的接近距离,进而确定枪械是否被触发,当振动检测模块1和接近开关2分别将撞针震动信号和枪栓距离同时发送至控制模块3时,控制模块3判断枪械已被触发后,控制模块3将控制信号发送至空气压缩管5与激光发射器4,使激光发射器4与空气压缩管5被触发,所述激光发射器4被触发后向外发射激光信号,所述空气压缩管5被触发后,其内部的压缩空气弹出,从而发出类似枪响声,并且使枪管发射口抬高一定角度以模拟实弹射击效果。
如图2所示,所述视频采集单元由靶板、高清工业摄像机、图像处理器以及无线信号传送模块组成,其中,高清工业摄像机设置在靶板前方,并安装在高清工业摄像机的相面尺寸与靶板的靶面尺寸大小一致的位置上,使高清工业摄像机刚好采集到完整且准确的的靶板靶面图像,高清工业摄像机的信号输出端与图像处理器的信号输入端相连,图像处理器的信号输出端与无线信号传输模块相连。所述视频采集单元中,激光发射单元向视频采集单元发送激光信号,靶板的板面承接相应的激光信号,由高清工业摄像机对靶板的靶面进行摄像,并将采集到的靶板靶面图像信号发送至图像处理器,图像处理器通过靶面的灰度值变化识别靶面图像中的激光位置,然后对此时刻的靶面图像进行处理,确定靶面图像中激光中心点坐标,最终,图像处理器通过无线信号传送模块将激光中心点坐标信号向无线通讯单元传递。
如图2所示,所述无线通讯单元采用无线局域网构成,所述无线通讯单元就是采用抗干扰的、高效的组网协议和网络拓扑结构,在视频采集单元中的图像处理器(从机)与数据处理显示单元中的上位机(主机)连接范围中建立无线局域网,程序由高级语言完成。当从机需要向主机发送信号以及数据时,从机通过上行信息通道向主机发送申请信息,如果主机确认信息通道空闲并且目的地址有效,就通过下行信息通道向从机发送允许信息,从机即开始发送信号和数据,完成传输后信息通道关闭;如果主机确认信息通道繁忙或目的地址无效,则拒绝信号发送。
如图2所示,数据处理显示单元由无线信号接收模块、上位机和显示屏组成,其中,无线信号接收模块的信号输入端与无线通讯单元的信号输出端相连,以接收无线通讯单元转发的激光中心点坐标信号,无线信号接收模块的信号输出端与上位机的信号输入端相连,上位机的信号输出端与显示屏的信号输入端相连,所述显示屏安装在射击人员的身旁,以便于射击人员实时查看射击训练成绩。数据处理显示单元中,上位机接收到图像处理器发送的激光中心点坐标信号后,对激光中心点坐标进行修正,最后将修正后的激光中心点坐标,即弹着点显示在显示屏上,进行报靶,与此同时,上位机会对射击人员进行编号,并按照编号对每位射击人员的所有射击成绩单独存储,上位机通过程序随时调取射击人员以及集体在一段时间内的射击成绩,并进行统计分析,找到射击人员在射击精度以及射击稳定性上出现的问题,为射击人员提供指导。
如图4所示,根据上述数字化仿真瞄靶训练系统,本发明还提供了一种数字化仿真瞄靶训练方法,所述训练方法具体如下:
步骤一:激光发射单元分别通过整栋检测模块和接近开关检测枪械撞针振动与枪械扳机扣动,当二者同时出发时,激光发射器发射激光;
射击人员瞄准靶板并扣动扳机后,通过振动检测模块检测撞针震动,通过接近开关检测枪栓的接近距离,进而确定枪械是否被触发,当振动检测模块和接近开关分别将撞针震动信号和枪栓距离同时发送至控制模块时,此时,控制模块判断枪械已被触发,控制模块将控制信号发送至空气压缩管与激光发射器,使激光发射器与空气压缩管被触发,所述激光发射器被触发后向外发射激光信号,所述空气压缩管被触发后,其内部的压缩空气弹出,从而发出类似枪响声,并且使枪管发射口抬高一定角度以模拟实弹射击效果。
步骤二:视频采集单元采集激光信号,并通过图像处理器对激光中心点坐标信号进行识别;
视频采集单元中,靶板呈接激光发射器发射的激光信号,高清工业摄像机连续采集靶板的靶面图像信息并传输给图像处理器,图像处理器实时对靶面图像信息进行处理,若检测到此时刻靶板的靶面图像与上一刻靶板的靶面图像的灰度值变化超过一定范围,则判断此时采集到激光发射器发射的激光信号,并通过图像技术处理算法对此时刻的靶面图像进行图像处理,并通过无线信号传送模块将激光中心点坐标信号向外传送;
通过图像技术处理算法获得激光信号中心点坐标的过程为:当激光信号打在靶板的靶面上时,高清工业摄像机将采集到的靶面的光斑图像进行实时处理,随后由图像处理器通过高斯累积分布拟合法以及最小二乘法激光光斑进行拟合,从而获取光斑的中心位置以及半径,最终,图像处理器对获取的参数进行调节得到高精度的激光光斑的中心点坐标;
步骤三:无线通询单元将激光中心点坐标信号由视频采集单元传送至数据处理显示单元;
建立在视频采集单元与数据处理显示单元的连接范围内的无线通讯单元中,无线局域网,将视频采集单元中的无线信号传送模块所发出的激光中心点坐标信号安全且高效地传送到数据处理显示单元中的无线信号接收模块;
步骤四:上位机对激光中心点坐标进行修正,模拟子弹的偏移,并进行存储,最终将修正后的激光中心点坐标信号显示在显示屏上;
数据处理显示单元中,无线信号接收模块将接收到的激光中心点坐标信号发送给上位机,在上位机中通过子弹飞行动力学算法对激光坐标信号进行修正,过得修正后的激光中心点坐标信息,即模拟的真实弹着点信息,上位机一方面对修正后的激光中心点坐标信息数据进行存储,另一方面将修正后的激光中心点坐标信息发送至显示屏,通过显示屏向射击人员显示射击成绩,实现自动报靶;
上位机对修正后的激光中心点坐标进行存储时,上位机会对射击人员进行编号,并按照编号对每位射击人员的所有射击成绩单独存储,上位机通过程序随时调取射击人员以及集体在一段时间内的射击成绩,并进行统计分析,找到射击人员在射击精度以及射击稳定性上出现的问题,为射击人员提供指导;
其中,在上位机中通过子弹飞行动力学算法对激光坐标信号进行修正的过程中,所述子弹飞行动力学算法具体如下:
如图3所示,射击人员7由O点沿y轴向靶板6进行射击,在只考虑重力和空气阻力的情况下求解子弹动力学方程;其中,设子弹的质量为m,飞行的初速度为vy,打靶的规定射程为s;
1、重力:
将子弹的飞行轨迹视为物体的斜抛运动
可求得t=s/vy;
当子弹受到重力作用时,子弹在y方向上做匀速直线运动,初速度为vy,t为子弹的飞行时间,z方向上受重力加速度g,由于沿y轴射击时子弹轨迹会在x和z方向出现偏差,因此重力引起子弹在x方向上的偏差△x和z方向上的偏差△z分别为:
Δx=0;
Δz=-g(s/vy)2/2;
2、空气阻力(风速):
子弹飞行过程中所受空气阻力f与子弹相当于空气的相对速度v的平方成正比,即可表示为:
f=CDρAv2/2
其中ρ表示空气密度,A表示物体与空气流速相对的正面投影面积,CD为阻力系数;
当只考虑空气阻力时,设空气在x和z轴的流速大小为vx、vz;Ax、Az分别为子弹沿x轴和z轴的正面投影面积,当子弹沿y轴射出时,由于子弹射出时的初速度很大,因此子弹行进方向相对于空气的相对速度为子弹的初速度,即vy=v。因此子弹受到沿x轴和z轴的空气阻力大小分别为:
空气阻力对子弹产生加速度沿x和z轴的分量分别为:
当子弹沿y轴射出打在靶板上时,空气阻力引起子弹在x方向上的偏差△x’和z方向上的偏差△z’分别为:
最终可以得出,当子弹沿y轴射出时并打在靶板上时,子弹受重力和空气阻力影响在x和z轴上的总位移偏差为
设激光打在靶面上的中心点坐标为(X,Z),通过子弹飞行动力学算法修正过后激光中心点坐标为(X+Δx总,Z+Δz总);
即修正过后激光中心点坐标为:
Claims (3)
1.一种数字化仿真瞄靶训练系统,其特征在于:
由激光发射单元、视频采集单元、无线通讯单元以及数据处理显示单元组成;
所述激光发射单元安装在枪械上,由振动检测模块(1)、接近开关(2)、控制模块(3)和激光发射器(4)组成,振动检测模块(1)和接近开关(2)分别通过控制模块(3)与激光发射器(4)信号连接,通过振动检测模块(1)和接近开关(2)检测枪械被触发后,通过控制模块(3)控制激光发射器(4)向视频采集单元的靶板发射激光信号;
所述视频采集单元由靶板、高清工业摄像机、图像处理器以及无线信号传送模块组成,高清工业摄像机设置在靶板前方采集完整的靶板靶面图像,高清工业摄像机与图像处理器、无线信号传输模块依次信号连接,图像处理器接收高清工业摄像机采集到的激光信号并处理获得激光中心点坐标信号后,通过无线信号传送模块发送至无线通讯单元;
所述无线通讯单元采用无线局域网构成;
数据处理显示单元由无线信号接收模块、上位机和显示屏依次信号连接组成,上位机通过无线信号接收模块接收无线通讯单元发送的激光中心点坐标信号后,对激光中心点坐标信号进行修正,上位机一方面将修正后的激光中心点坐标信号根据射击人员编号分别存储,以进行统计分析,另一方面将修正后的激光中心点坐标信号发送至显示屏进行显示;
所述振动检测模块(1)固定安装在枪械的撞针对应的壳体外侧面上,控制模块(3)固定安装在振动检测模块(1)一侧的枪械壳体上,接近开关(2)固定安装在枪栓侧面的壳体外侧面上,激光发射器(4)固定安装在枪械的枪管正下方,激光发射器(4)的激光轨迹与枪械的枪管轴线位于同一竖直平面内,且在竖直平面内的夹角为-0.5°至+0.8°;
所述激光发射单元还包括空气压缩管(5),空气压缩管(5)固定安装在枪管发射口斜下方,空气压缩管(5)轴线与枪管轴线成一定角度;
所述空气压缩管(5)与控制模块(3)信号连接,振动检测模块(1)和接近开关(2)检测到枪械被触发后,通过控制模块(3)控制空气压缩管(5)触发,空气压缩管(5)内部的压缩空气弹出,发出枪响声,并且使枪管发射口抬高以模拟实弹射击效果。
2.一种数字化仿真瞄靶训练方法,其特征在于:
采用如权利要求1所述数字化仿真瞄靶训练系统,具体训练方法如下:
步骤一:激光发射单元分别通过振动检测模块和接近开关检测枪械撞针振动与枪械扳机扣动,当二者同时触发时,激光发射器发射激光;
所述步骤一的具体过程如下:
射击人员瞄准靶板并扣动扳机后,通过振动检测模块检测撞针振动,通过接近开关检测枪栓的接近距离,进而确定枪械是否被触发,当振动检测模块和接近开关分别将撞针振动信号和枪栓距离同时发送至控制模块时,此时,控制模块判断枪械已被触发,控制模块将控制信号发送至激光发射器,使激光发射器被触发,所述激光发射器被触发后向外发射激光信号;
步骤二:视频采集单元采集激光信号,并通过图像处理器对激光中心点坐标信号进行识别;
所述步骤二中,通过图像处理器对激光中心点坐标信号进行识别的过程如下:
图像处理器实时对靶面图像信息进行处理,若检测到此时刻靶板的靶面图像与上一刻靶板的靶面图像的灰度值变化超过一定范围,则判断此时采集到激光发射器发射的激光信号,随后由图像处理器通过高斯累积分布拟合法以及最小二乘法对激光光斑进行拟合,从而获取激光光斑的中心位置以及半径,最终,图像处理器对获取的参数进行调节得到高精度的激光光斑的中心点坐标;
步骤三:无线通讯单元将激光中心点坐标信号由视频采集单元传送至数据处理显示单元;
步骤四:上位机对激光中心点坐标进行修正,模拟子弹的偏移,并进行存储,最终将修正后的激光中心点坐标信号显示在显示屏上;
所述步骤四中,上位机对修正后的激光中心点坐标进行存储的过程如下:
上位机对射击人员进行编号,并按照编号对每位射击人员的所有射击成绩单独存储,上位机通过程序随时调取射击人员以及集体在一段时间内的射击成绩,并进行统计分析。
3.如权利要求2所述一种数字化仿真瞄靶训练方法,其特征在于:
所述步骤四中,上位机对激光中心点坐标进行修正过程具体如下:
射击人员由O点沿y轴向靶板进行射击,在只考虑重力和空气阻力的情况下求解子弹动力学方程;
其中,设子弹的质量为m,飞行的初速度为vy,打靶的规定射程为s;
将子弹的飞行轨迹视为物体的斜抛运动可求得:
t=s/vy;
当子弹受到重力作用时,子弹在y方向上做匀速直线运动,初速度为vy,t为子弹的飞行时间,z方向上受重力加速度g,由于沿y轴射击时子弹轨迹会在x和z方向出现偏差,因此重力引起子弹在x方向上的偏差△x和z方向上的偏差△z分别为:
Δx=0;
Δz=-g(s/vy)2/2;
子弹飞行过程中所受空气阻力f与子弹相对于空气的相对速度v的平方成正比表示为:
f=CDρAv2/2
其中ρ表示空气密度,A表示物体与空气流速相对的正面投影面积,CD为阻力系数;
当只考虑空气阻力时,设空气在x和z轴的流速大小为vx、vz,Ax、Az分别为子弹沿x轴和z轴的正面投影面积,当子弹沿y轴射出时,由于子弹射出时的初速度很大,因此子弹行进方向相对于空气的相对速度为子弹的初速度,即vy=v,因此子弹受到沿x轴和z轴的空气阻力大小分别为:
空气阻力对子弹产生加速度沿x和z轴的分量分别为:
当子弹沿y轴射出打在靶板上时,空气阻力引起子弹在x方向上的偏差△x’和z方向上的偏差△z’分别为:
最终可以得出,当子弹沿y轴射出时并打在靶板上时,子弹受重力和空气阻力影响在x和z轴上的总位移偏差为
设激光打在靶面上的中心点坐标为(X,Z),通过子弹飞行动力学算法修正过后激光中心点坐标为(X+Δx总,Z+Δz总);
即修正过后激光中心点坐标为:
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