CN111189355A - 模拟射击系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟射击系统及其实现方法，模拟射击系统包括激光发射装置、激光接收装置和上位机，所述激光发射装置包括发射单元和图像采集单元，发射单元用于向所述激光接收装置发射激光，图像采集单元用于采集瞄准视场范围内的图像，形成瞄准图像；激光接收装置用于接收激光并将激光落点位置信息传回上位机进行处理分析；上位机用于接收、录制并保存瞄准图像，并根据接收到的激光落点位置信息反馈射击成绩。本发明的模拟射击系统效果直观，提高了射击趣味性，增强了训练效果。

Description

模拟射击系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及射击训练技术领域，具体涉及一种模拟射击系统及其实现方法。

背景技术

目前越来越多的室内外游戏场所设有射击体验游戏，国防教育、学生军训、企业军训、军事展馆射击体验活动的需求日益丰富。现有的模拟射击装置多采用橡皮弹进行模拟射击，但使用橡皮弹安全性差、成本高，尤其在室内使用时容易跳弹，引发安全问题，不适合大众娱乐使用。随着激光技术的不断发展完善，将激光应用在模拟射击中成为了常用手段。但是目前国内的激光模拟射击设备存在一些缺陷，比如没有真实射击过程中的后坐力和爆破声，用户体验差；系统实时性差，成绩的判定需等训练结束后才能获知；由于半导体激光发散角的限制，难以模拟圆形光斑，容易造成误触发和虚警，模拟射击准确性差。

因此，如何提高模拟射击系统的准确性、真实性、实时性，提高用户体验是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种效果直观、射击趣味性高、训练效果强的模拟射击系统及其实现方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种模拟射击系统，包括激光发射装置、激光接收装置和上位机，所述激光发射装置和激光接收装置相对设置，所述激光发射装置和激光接收装置均与上位机相连，所述激光发射装置包括发射单元和图像采集单元，所述发射单元用于向所述激光接收装置发射激光，所述图像采集单元用于采集瞄准视场范围内的图像并形成瞄准图像；所述激光接收装置用于接收激光并将激光落点位置信息传回上位机进行处理分析；所述上位机用于接收、录制并保存所述瞄准图像，并根据接收到的激光落点位置信息反馈射击成绩。

优选地，所述激光发射装置还包括触发单元和主控系统，所述发射单元、图像采集单元和触发单元均与主控系统相连，所述主控系统与上位机相连，所述触发单元用于产生触发信号；所述主控系统用于接收所述瞄准图像并传输至上位机，且在接收到所述触发信号后形成激光触发信号；所述发射单元根据所述激光触发信号向所述激光接收装置发射激光。

优选地，所述激光发射装置还包括声音与振动单元，所述声音与振动单元与主控系统相连，所述主控系统在接收到所述触发信号后形成声音与振动信号，所述声音与振动单元接收所述声音和振动信号后模仿真枪振动并发出枪声。

优选地，所述发射单元包括从出射光路本体的入射端口至出射端口依次设置的激光器、耦合透镜、光学谐振腔和准直物镜；所述激光器与主控系统相连，所述激光器根据所述激光触发信号发射激光，使得所述激光能够依次通过耦合透镜、光学谐振腔和准直物镜射出。

优选地，所述光学谐振腔包括沿激光入射方向依次设置的输入反射镜、腔体和输出反射镜。

优选地，所述输入反射镜靠近耦合透镜的一侧镀有激光增透膜，输入反射镜靠近腔体的一侧镀有激光反射膜；输出反射镜靠近腔体的一侧镀有激光反射膜，输出反射镜靠近准直物镜的一侧镀有激光增透膜，所述耦合透镜两面镀有激光增透膜。

优选地，所述图像采集单元包括入射光路本体、设置在入射光路本体入射端口的物镜和设置在入射光路本体出射端口的光电探测器，所述光电探测器与主控系统相连，所述光电探测器用于将视场范围内的光信号处理形成瞄准图像的电信号。

优选地，所述声音与振动单元包括电磁后坐力模拟装置和发声电路，用于响应声音与振动信号，发出模拟开枪的声音并振动模拟开枪的后坐力。

优选地，所述激光接收装置包括点阵式激光信号采集单元和无线通信单元，点阵式激光信号采集单元采集激光落点位置信息，并通过无线通信单元将所述激光落点位置信息传回上位机进行分析处理。

一种根据上述所述的模拟射击系统的实现方法，包括以下步骤：

步骤一，用户使用激光发射装置瞄准激光接收装置；

步骤二，图像采集单元采集瞄准视场范围内的图像，并形成瞄准图像，将所述瞄准图像传回上位机，由上位机显示、录制并保存所述瞄准图像；

步骤三，控制激光发射装置发射激光；

步骤四，激光接收装置接收激光并将激光落点位置信息传回上位机；

步骤五，上位机对激光落点位置信息进行分析处理并反馈射击分数。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明的模拟射击系统通过图像采集单元采集瞄准视场范围内的图像，形成瞄准图像，再通过与图像采集单元相连的上位机，将瞄准画面回传给上位机，能够实时显示使用者的瞄准画面，并录制和保存，便于实时了解射击情况，也有利于训练后的回看和分析，射击效果更加直观，增强了训练效果；

(2)利用上位机对激光落点位置信息进行分析获得射击分数，准确性高，且射击成绩反馈及时；

(3)采用声音与振动单元在接收声音和振动信号后模仿真枪振动的后坐力并发出枪声，使得射击体验更加真实，相比于传统的激光射击系统，极大地提高了用户体验的真实性和趣味性。

附图说明

图1为本发明模拟射击系统的结构组成示意图。

图2为本发明的发射单元结构示意图。

图3为本发明的图像采集单元结构示意图。

图4为本发明的实现方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图1-4所示，一种模拟射击系统，其中，如图1所示，所述模拟射击系统包括激光发射装置2、激光接收装置1和上位机6，所述激光发射装置2和激光接收装置1相对设置，所述激光发射装置2包括发射单元3、图像采集单元5、声音与振动单元7、触发单元8和主控系统4，所述发射单元3、图像采集单元5、声音与振动单元7和触发单元8均与主控系统4通信连接，所述主控系统4还与上位机6通信连接；所述图像采集单元5用于采集瞄准视场范围内的图像，形成瞄准图像；所述主控系统4用于接收所述瞄准图像并传输至上位机6，且在接收触发单元8的触发信号后形成激光触发信号和声音与振动信号；所述发射单元3根据所述激光触发信号向激光接收装置1发射激光；所述声音与振动单元7接收所述声音和振动信号后模仿真枪振动并发出枪声；所述激光接收装置1用于接收激光并将激光落点位置信息传回上位机6进行处理分析；所述上位机6用于接收、录制并保存瞄准图像，并根据接收到的激光落点位置信息反馈射击成绩。

应当理解的是，所述触发单元8可以包括压扣扳机和触发控制器，使用者在需要射击时，可以通过按下压扣扳机，触发控制器将压扣扳机的按压机械信号转换成电信号发送至主控系统4，所述主控系统4根据触发控制器发送的电信号形成激光触发信号和声音与振动信号，使得发射单元3能够根据激光触发信号发射激光，声音与振动单元7根据声音与振动信号模拟开枪的声音和开枪的后坐力。

具体地，所述发射单元3包括出射光路本体，设置在出射光路本体的出射端口的准直物镜11，设置在出射光路本体的入射端口的激光器17，设置在准直物镜11和激光器17之间的光学谐振腔12，设置在光学谐振腔12和激光器17之间的耦合透镜16；所述激光器17与主控系统4通信连接，所述激光器17用于根据所述激光触发信号发射激光，使得所述激光能够依次通过耦合透镜16、光学谐振腔12和准直物镜11射出。

具体地，所述激光器17包括1554nm半导体激光器。

具体地，所述光学谐振腔12包括振荡稳定的腔体14，激光进入所述腔体14的一端设置有输入反射镜15，另一端设置有输出反射镜13；所述输入反射镜15靠近耦合透镜16的一侧镀有激光增透膜(例如以TiO₂、M1和SiO₂为高、中、低折射率材料的增透膜)，输入反射镜15靠近腔体14的一侧镀有激光反射膜(例如硒化锌材料红外反射膜)；输出反射镜13靠近腔体14的一侧镀有激光反射膜，输出反射镜13靠近准直物镜11的一侧镀有激光增透膜。所述耦合透镜16两面镀有激光增透膜。

所述激光器17发射激光，出射光通过耦合透镜16进入光学谐振腔12内，在输入反射镜15和输出反射镜13之间来回反射，进行横向模式过滤，并经由准直物镜11出射为准直的平行光束。所述发射单元3可以发射经过编码的脉冲激光。

具体地，所述图像采集单元5包括入射光路本体，设置在入射光路本体入射端口的物镜18，设置在入射光路本体出射端口的光电探测器19。所述光电探测器19与主控系统4通信连接，所述光电探测器19用于将视场范围内的光信号处理形成瞄准图像的电信号。

应当理解的是，所述图像采集单元5具有一定的视场和分辨率，目标通过物镜18后汇聚到所述光电探测器19上，所述光电探测器19将光学信号转化为电流信号。

优选地，所述光电探测器19包括CCD传感器或CMOS传感器。

具体地，所述声音与振动单元7包括电磁后坐力模拟装置和发声电路，用于响应声音与振动信号，发出模拟开枪的声音并振动模拟开枪的后坐力。

具体地，所述激光接收装,1包括点阵式激光信号采集单元10和无线通信单元9，点阵式激光信号采集单元10采集激光落点位置信息，并通过无线通信单元9将所述激光落点位置信息传回上位机6进行分析处理。

本发明的模拟射击系统的实现方法包括以下步骤：

步骤一，用户使用激光发射装置2瞄准激光接收装置1；

步骤二，图像采集单元5采集瞄准图像并通过主控系统4传回上位机6，由上位机6显示、录制并保存瞄准画面；

步骤三，操作激光发射装置2发射激光；

步骤四，激光接收装置1接收激光并将落点位置信息传回上位机6；

步骤五，上位机6对落点位置信息进行分析处理并反馈射击分数。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种模拟射击系统，其特征在于，包括激光发射装置(2)、激光接收装置(1)和上位机(6)，所述激光发射装置(2)和激光接收装置(1)相对设置，所述激光发射装置(2)和激光接收装置(1)均与上位机(6)相连，所述激光发射装置(2)包括发射单元(3)和图像采集单元(5)，所述发射单元(3)用于向所述激光接收装置(1)发射激光，所述图像采集单元(5)用于采集瞄准视场范围内的图像并形成瞄准图像；所述激光接收装置(1)用于接收激光并将激光落点位置信息传回上位机(6)进行处理分析；所述上位机(6)用于接收、录制并保存所述瞄准图像，并根据接收到的激光落点位置信息反馈射击成绩。

2.如权利要求1所述的模拟射击系统，其特征在于，所述激光发射装置(2)还包括触发单元(8)和主控系统(4)，所述发射单元(3)、图像采集单元(5)和触发单元(8)均与主控系统(4)相连，所述主控系统(4)与上位机(6)相连，所述触发单元(8)用于产生触发信号；所述主控系统(4)用于接收所述瞄准图像并传输至上位机(6)，且在接收到所述触发信号后形成激光触发信号；所述发射单元(3)根据所述激光触发信号向所述激光接收装置(1)发射激光。

3.如权利要求2所述的模拟射击系统，其特征在于，所述激光发射装置(2)还包括声音与振动单元(7)，所述声音与振动单元(7)与主控系统(4)相连，所述主控系统(4)在接收到所述触发信号后形成声音与振动信号，所述声音与振动单元(7)接收所述声音和振动信号后模仿真枪振动并发出枪声。

4.如权利要求1所述的模拟射击系统，其特征在于，所述发射单元(3)包括从出射光路本体的入射端口至出射端口依次设置的激光器(17)、耦合透镜(16)、光学谐振腔(12)和准直物镜(11)；所述激光器(17)与主控系统(4)相连，所述激光器(17)根据所述激光触发信号发射激光，使得所述激光能够依次通过耦合透镜(16)、光学谐振腔(12)和准直物镜(11)射出。

5.如权利要求4所述的模拟射击系统，其特征在于，所述光学谐振腔(12)包括沿激光入射方向依次设置的输入反射镜(15)、腔体(14)和输出反射镜(13)。

6.如权利要求5所述的模拟射击系统，其特征在于，所述输入反射镜(15)靠近耦合透镜(16)的一侧镀有激光增透膜，输入反射镜(15)靠近腔体(14)的一侧镀有激光反射膜；输出反射镜(13)靠近腔体(14)的一侧镀有激光反射膜，输出反射镜(13)靠近准直物镜(11)的一侧镀有激光增透膜，所述耦合透镜(16)两面镀有激光增透膜。

7.如权利要求1所述的模拟射击系统，其特征在于，所述图像采集单元(5)包括入射光路本体、设置在入射光路本体入射端口的物镜(18)和设置在入射光路本体出射端口的光电探测器(19)，所述光电探测器(19)与主控系统(4)相连，所述光电探测器(19)用于将视场范围内的光信号处理形成瞄准图像的电信号。

8.如权利要求3所述的模拟射击系统，其特征在于，所述声音与振动单元(7)包括电磁后坐力模拟装置和发声电路，用于响应声音与振动信号，发出模拟开枪的声音并振动模拟开枪的后坐力。

9.如权利要求1所述的模拟射击系统，其特征在于，所述激光接收装置(1)包括点阵式激光信号采集单元(10)和无线通信单元(9)，点阵式激光信号采集单元(10)采集激光落点位置信息，并通过无线通信单元(9)将所述激光落点位置信息传回上位机(6)进行分析处理。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的模拟射击系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，用户使用激光发射装置(2)瞄准激光接收装置(1)；

步骤二，图像采集单元(5)采集瞄准视场范围内的图像，并形成瞄准图像，将所述瞄准图像传回上位机(6)，由上位机(6)显示、录制并保存所述瞄准图像；

步骤三，控制激光发射装置(2)发射激光；

步骤四，激光接收装置(1)接收激光并将激光落点位置信息传回上位机(6)；

步骤五，上位机(6)对激光落点位置信息进行分析处理并反馈射击分数。

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