CN114857992B - 一种战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配方法及系统 - Google Patents

一种战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配方法及系统 Download PDF

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CN114857992B CN202210590585.1A CN202210590585A CN114857992B CN 114857992 B CN114857992 B CN 114857992B CN 202210590585 A CN202210590585 A CN 202210590585A CN 114857992 B CN114857992 B CN 114857992B
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Abstract

本发明公开了一种战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配方法及系统。本发明利用筛序原则和唯一性判定原则，对事件进行两两判定，有效实现大数量命中事件和射击事件的匹配。本发明的方法能够实现自主判定，在实际演训过程中，由每个终端独立上传其状态信息，由后台对某一时间段内的射击事件和命中事件进行算法匹配，完成射击和命中事件的汇总。

Description

一种战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配方法及 系统
技术领域
本发明属于射击训练设备技术领域，特别涉及一种战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配方法。
背景技术
在合同战术训练中，轻武器靶机作为士兵训练中最常接触到的训练装备，是一种数量最大、情况最复杂的一种设备。主要用于模拟实际战场中的敌人以不同姿态、不同分队队形、不同战术形态等情况下的射击训练。训练过程中，战场场地广阔，战士、靶机数量较多，并且靶标分为运动型和固定型，大多数情况下以编队形式出现，这就导致在训练过程中，士兵在自由射击时难以将大数量(常见几万或十几万)射击结果与射击者相匹配，即无法实现将射击者的射击事件和靶标的命中事件的智能匹配，无法快速有效的完成成绩的输出。
现有系统主要是通过人员进行射击指挥，即通过人工的方式按照既定顺序将射击结果和士兵相匹配，完成射击成绩的输出，效率较低且影响演训的进度，无法满足在复杂战术演训过程中，自由射击后的自主智能匹配，无法有效的评估战士在演训过程的射击情况。
在原来的射击技能及战术训练中，由指挥人员操作和下达命令，指挥相应的战士进行固定射击训练并记录其射击结果。而新的智能化靶场中，作为蓝军靶标系统，面对数量最多的轻武器靶机，需要实现智能化的射击者判定功能。即实际射击训练过程中，除了要将射击结果上传，还要能够判定该次射击是由谁从什么距离的位置进行射击，才能完整的评估射击效果。一场演习中，战士和靶标数量较多，以某基地合成旅举例，规模约为6000人左右。若蓝军靶标独立成建制，按照一个合成营规格配置，一场演习下来，则将投入轻武器靶机约800套，战士人数也为同规格比例，按照每个战士配发180发子弹来计算，一场演习可以产生144000个射击事件，这只是合成营的级别，如果是合成旅或者集团军的演习，则将产生百万级数量的事件。因此，在自由射击过程中，将在一段时间内会产生大量的射击事件和命中事件，如何在匹配前进行有效的筛选则非常关键。此外，在复杂的战术演练过程中，战场更为自由，战士和靶标均为移动目标，因此，如何快速高效的实现射击事件和命中事件的自主匹配功能十分重要。
发明内容
针对现有技术的缺陷或不足，本发明提供了一种战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配方法。
本发明所提供的匹配方法是对一次战术训练中发生的多个射击事件和多个命中事件进行匹配；
所述多个射击事件中的任意一个射击事件为
Figure BDA0003664990960000021
其中/>
Figure BDA0003664990960000022
为该次射击事件射击者的身份标号，/>
Figure BDA0003664990960000023
为该次射击的射击发生时刻，/>
Figure BDA0003664990960000024
为该次射击事件射击者射击时刻所处经度，/>
Figure BDA0003664990960000025
为该次射击事件射击者射击时刻所处纬度；
所述多个命中事件中的任意一个命中事件为
Figure BDA0003664990960000026
Figure BDA0003664990960000027
为该次命中靶标的编号，/>
Figure BDA0003664990960000028
为该次命中事件命中的时刻，/>
Figure BDA0003664990960000029
为该次命中时刻靶标所处经度，
Figure BDA00036649909600000210
为该次命中时刻靶标所处纬度；
任意一个射击事件Px和任意一个命中事件Qy的匹配方法包括：
(1)若
Figure BDA00036649909600000211
则执行步骤(2)；若/>
Figure BDA00036649909600000212
则任意一个事件Px和任意一个命中事件Qy不匹配；
(2)若
Figure BDA0003664990960000031
则执行步骤(3)，否则任意一个射击事件Px和任意一个命中事件Qy不匹配；tR＝R/v，R为此次训练中所使用武器的有效杀伤距离，v为此次训练所用武器子弹出膛后在有效杀伤距离内的平均速度；
(3)若
Figure BDA0003664990960000032
则任意一个射击事件Px和任意一个命中事件Qy匹配，否则两者不匹配，其中，Syx为任意一个射击事件Px所属的射击者射击时所在位置和任意一个命中事件Qy所属的靶标命中时所在位置的空间距离；
Figure BDA0003664990960000033
其中，r为地球平均半径。
进一步，所述步骤(3)中的
Figure BDA0003664990960000034
替换为：/>
Figure BDA0003664990960000035
σ0为阈值，σ0＝0.4-0.6。
进一步，所述多个射击事件中的任意一个射击事件为
Figure BDA0003664990960000036
其中/>
Figure BDA0003664990960000037
为该次射击事件射击者的身份标号，/>
Figure BDA0003664990960000038
为该次射击的射击发生时刻，/>
Figure BDA0003664990960000039
为该次射击事件射击者射击时刻所处经度，/>
Figure BDA00036649909600000310
为该次射击事件射击者射击时刻所处纬度，/>
Figure BDA00036649909600000311
为射击者的射击序次。
进一步，所述多个命中事件中的任意一个命中事件为
Figure BDA00036649909600000312
为该次命中靶标的编号，/>
Figure BDA00036649909600000313
为该次命中事件命中的时刻，/>
Figure BDA00036649909600000314
为该次命中时刻靶标所处经度，/>
Figure BDA00036649909600000315
为该次命中时刻靶标所处纬度，/>
Figure BDA00036649909600000316
为靶标上的命中区域；
进一步，本发明的匹配方法包括：
Step1,设置初始参数,包括：此次训练所用武器的有效杀伤距离R、地球平均半径r、此次训练所用武器的子弹出膛后在有效杀伤距离内的平均速度为v、偏差阈值σ0，σ0＝0.4-0.6；
Step2,对于一次战术训练中发生的多个射击事件和多个命中事件分多个周期进行核算，判断匹配情况；对于任意一个核算周期内的多个射击事件P和多个命中事件Q构建相应矩阵：
Figure BDA0003664990960000041
Figure BDA0003664990960000042
Step3,构建初始匹配矩阵D，D＝[D1,D2,...Dm,…,DM]，Dm为任意命中事件Qm的匹配矩阵，
Figure BDA0003664990960000043
Dm初始为P，Dm＝[Dm(1),Dm(2),...Dm(n),…,Dm(N)],Dm(n)＝Pn；Pn为多个射击事件P中的任意一个射击事件，/>
Figure BDA0003664990960000044
m＝1,2,3,...,M，M为大于等于2的自然数，n＝1,2,3,...,N，N为大于等于2的自然数，
Step4,对初始匹配矩阵D进行初筛，遍历所有命中事件的匹配矩阵中的所有向量，对于任意命中事件Qm和其匹配矩阵中的任意向量Dm(n)，若
Figure BDA0003664990960000045
或/>
Figure BDA0003664990960000046
则令向量Dm(n)取G，其中G＝[0,0,0,0]T；得到初筛后的匹配矩阵；
Step5,根据初筛后的匹配矩阵构建空间距离矩阵S和匹配因子矩阵σ：
Figure BDA0003664990960000051
Figure BDA0003664990960000052
若Dm(n)＝[0,0,0,0]T，则，Smn＝0，σmn＝σ0+1；否则，
Figure BDA0003664990960000053
Figure BDA0003664990960000054
Step6,构建多个射击事件P的匹配结果矩阵W＝[W1,W2,...Wn,…,WN]，若σmn-σ0≤0，则射击事件Pn与命中事件Qm匹配，
Figure BDA0003664990960000055
否则，/>
Figure BDA0003664990960000056
其中：O＝[0 0 0 0]T。
6.如权利要求5所述战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配方法，其特征在于，对于任意一个核算周期内的多个射击事件P和多个命中事件Q构建相应矩阵：
Figure BDA0003664990960000061
Figure BDA0003664990960000062
进一步，Step2还包括：判断是否N≥M，若是则继续后续步骤；否则检查是否存在数据遗漏，对数据进行补全。
本发明还提供了用于实现上述方法的战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配系统，所述系统包括匹配模块，该匹配模块用于实现上述方法。
当靶标终端和战士携带的实兵终端数量较大的情况下，将会在短时间产生大量的射击事件和命中事件，数据量较大，本发明利用筛选原则将原有大量需要匹配的数据进行筛选，降低匹配的时间，提高匹配的效率。
在复杂的战术演练过程中，战场更为自由，战士和靶标均为移动目标，无法通过主控人员逐一指挥相应战士进行射击。本发明提供一种有效的命中事件和射击事件匹配方法，利用唯一性判定原则，对事件进行两两判定，在实际演训过程中，由每个终端独立上传其状态信息，由后台对某一时间段内的射击事件和命中事件进行算法匹配，并完成射击结果的汇总。
除此之外，本发明的方法中采用矩阵式处理数据的方式，便于数据的存储和调用，在调试过程中也方便查找问题；并且匹配结果用矩阵表示方便结果的查询。
具体实施方式
除非有特殊说明，本文中的术语根据相关领域普通技术人员的认识理解。
射击事件的触发由战士装备的实兵终端进行记录并上传事件信息，战士通过其装备的武器完成一次单发射击动作记录为一次射击事件，连发射击记录为多次射击事件。一次射击事件包含的参数有战士ID，射击时刻t，射击者射击时刻的经纬度坐标lon和lat。进一步还可以包括射击序次ord，一般士兵在实战时会配发一定数量的子弹，该参数可以统计是第几发子弹命中，便于统计，也可以检测作弊，射击序次ord的取值为每击发一次数值加一，上限为单兵最大携弹量。例如，第x次射击事件用列向量记为
Figure BDA0003664990960000071
命中事件的触发由靶标终端进行记录和上传，靶标的有效检测位置受到子弹的一次有效射击将触发一次命中事件，连续受弹将记录为多次命中事件。一次命中事件包含的参数有靶标ID，命中时刻t，命中时刻的靶标经纬度坐标lon和lat。进一步还包括在靶标上的命中区域reg，命中区域reg的取值由所携带靶型以及靶型所分区域种类决定，其中靶型及靶型所分区域种类以军事训练大纲内所要求为准，例如全身靶常分为五个区域(分别为：头部、心脏、胸部、腹部和其他)，半身靶分为三个区域(分别为：头部、心脏和胸部)，命中事件中加入reg相，一方面可以实现对射击结果的精确判定，更加准确评估射击者的射击水平；另一方面也更贴合实际射击结果的模拟，例如当射击到头部和心脏，则靶标判定死亡；射击到胸部、腹部以及其他，则靶标判定受伤。例如，第y次命中事件用列向量记为
Figure BDA0003664990960000072
射击事件中的射击时刻和命中事件中的命中时刻均为卫星授信时钟。
武器有效杀伤距离为R及子弹出膛后在有效杀伤距离内的平均速度为v，根据轻武器类型进行设定，例如常规95式自动步枪子弹出膛后的平均速度为950-1000m/s，有效杀伤距离为400米，其间平均速度需要根据试验测定。
以射击事件Px和命中事件Qy为例，本发明的匹配原则解释如下：
1)若射击事件Px和命中事件Qy相匹配，则射击事件Px必然发生在命中事件Qy之前，即：
Figure BDA0003664990960000081
2)在判定射击者时，位于靶标半径R以外的战士则不计算在内，所以，命中事件所属靶标必然位于射击事件所属终端的有效杀伤距离R内，即：
Figure BDA0003664990960000082
由于涉及距离的计算较为繁琐，且当数据量较大时影响计算的速度，所以，可以取有效杀伤距离R的射击时长tR进行判断，即对于两者匹配的射击事件Px和命中事件Qy来说，其时间差
Figure BDA0003664990960000083
应小于射击时长tR，即：/>
Figure BDA0003664990960000084
tR＝R/v；
3)根据时间和空间的唯一性关系，对于一个命中事件Qy必然存在一个与之相匹配的射击事件Px，而两者理论上存在以下唯一关系：
Figure BDA0003664990960000085
式中：
Figure BDA0003664990960000086
为命中事件发生的时刻，为卫星授信时间；
Figure BDA0003664990960000087
为射击事件发生的时刻，为卫星授信时间；
v为子弹出膛后在有效杀伤距离内的平均速度；
Syx为第y次命中事件所属的靶标终端在命中时刻所在位置和第x次射击事件所属的实兵终端在射击时刻所在位置的空间距离，
Figure BDA0003664990960000091
采用上述方法对射击事件和命中事件进行匹配时，如果事件比较多，对每个命中事件需要逐一与每个射击事件进行判定，会造成大量运算，因此在判定前可以通过上述步骤(1)和(2)进行初步筛选，然后再采用步骤(3)完成最终判定。
进一步方案中，考虑到在实际射击过程中，存在着各种影响因素，可能导致存在一定误差，因此可设一定的阈值σ0，当偏差落入阈值σ0范围内时，则认定两者匹配，即将
Figure BDA0003664990960000092
变换得到：/>
Figure BDA0003664990960000093
根据多次试验σ0＝0.4-0.6，可避免出现匹配错误或出现的匹配误差在允许范围内。实施例：
该实施例通过对战术训练进行模拟，并记录射击事件和命中事件的匹配情况，之后采用本发明的方法对模拟获得的多个射击事件和多个命中事件进行匹配。
战术训练模拟：三名装备有实兵终端的士兵利用95式自动步枪，分别对位于50米、55米，60米的固定靶标和位于100米和200米的移动靶标进行随机射击，每人配发十发子弹，要求将全部子弹打光，射击时采取单发射击和连发射击的方式，过程中人工记录射击事件与命中事件的匹配关系，经统计，共收集到30个射击事件、22个命中事件，其中，每个实兵终端上传10个射击事件，50米处固定靶标上传5个命中事件，55米处固定靶标上传6个命中事件，60米处固定靶标上传7个命中事件，100米处移动靶标上传2个命中事件，200米处移动靶标上传2个命中事件。
之后采用本发明的方法进行匹配:
Step1,设置初始参数,包括：此次训练所用武器的有效杀伤距离R＝400m、地球平均半径r＝6371千米、此次训练所用武器的子弹出膛后在有效杀伤距离内的平均速度为v＝980m/s、偏差阈值σ0，σ0＝0.5；
Step2,对于一次战术训练中发生的多个射击事件和多个命中事件分多个周期进行核算，判断匹配情况；对于任意一个核算周期内的多个射击事件P和多个命中事件Q构建相应矩阵：
Figure BDA0003664990960000101
/>
Figure BDA0003664990960000102
Step3,构建初始匹配矩阵D，D＝[D1,D2,...Dm,…,DM]；
Step4,对初始匹配矩阵D进行初筛，遍历所有命中事件的匹配矩阵中的所有向量，对于任意命中事件Qm和其匹配矩阵中的任意向量Dm(n)，若
Figure BDA0003664990960000103
或/>
Figure BDA0003664990960000104
则令向量Dm(n)取G，其中G＝[0,0,0,0]T；得到初筛后的匹配矩阵；
Step5,根据初筛后的匹配矩阵构建空间距离矩阵S和匹配因子矩阵σ：若Dm(n)＝[0,0,0,0]T，则，Smn＝0，σmn＝σ0+1；否则，
Figure BDA0003664990960000111
σmn＝|(tQm-tPn)-Smn/v|；
Step6,构建多个射击事件P的匹配结果矩阵W＝[W1,W2,...Wn,…,WN]，若σmn-σ0≤0，则射击事件Pn与命中事件Qm匹配，
Figure BDA0003664990960000112
否则，/>
Figure BDA0003664990960000113
其中：O＝[0 0 0 0]T；
将匹配后的结果与人工记录情况进行对比，首先距离计算值与实际距离的偏差在5％以内，即能够有效区分相邻较近的靶标。其次射击事件和命中事件匹配结果与人工记录的匹配结果完全一致。试验测试结构满足匹配要求。

Claims (8)

1.一种战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配方法，其特征在于，所述方法是对一次战术训练中发生的多个射击事件和多个命中事件进行匹配；
所述多个射击事件中的任意一个射击事件为
Figure FDA0003664990950000011
其中/>
Figure FDA0003664990950000012
为该次射击事件射击者的身份标号，/>
Figure FDA0003664990950000013
为该次射击的射击发生时刻，/>
Figure FDA0003664990950000014
为该次射击事件射击者射击时刻所处经度，/>
Figure FDA0003664990950000015
为该次射击事件射击者射击时刻所处纬度；
所述多个命中事件中的任意一个命中事件为
Figure FDA0003664990950000016
Figure FDA0003664990950000017
为该次命中靶标的编号，/>
Figure FDA0003664990950000018
为该次命中事件命中的时刻，/>
Figure FDA0003664990950000019
为该次命中时刻靶标所处经度，/>
Figure FDA00036649909500000110
为该次命中时刻靶标所处纬度；
任意一个射击事件Px和任意一个命中事件Qy的匹配方法包括：
(1)若
Figure FDA00036649909500000111
则执行步骤(2)；若/>
Figure FDA00036649909500000112
则任意一个事件Px和任意一个命中事件Qy不匹配；
(2)若
Figure FDA00036649909500000113
则执行步骤(3)，否则任意一个射击事件Px和任意一个命中事件Qy不匹配；tR＝R/v，R为此次训练中所使用武器的有效杀伤距离，v为此次训练所用武器子弹出膛后在有效杀伤距离内的平均速度；
(3)若
Figure FDA00036649909500000114
则任意一个射击事件Px和任意一个命中事件Qy匹配，否则两者不匹配，其中，Syx为任意一个射击事件Px所属的射击者射击时所在位置和任意一个命中事件Qy所属的靶标命中时所在位置的空间距离；
Figure FDA00036649909500000115
其中，r为地球平均半径。
2.如权利要求1所述的战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配方法，其特征在于，所述步骤(3)中的
Figure FDA0003664990950000021
替换为：/>
Figure FDA0003664990950000022
σ0为阈值，σ0＝0.4-0.6。
3.如权利要求1所述的战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配方法，其特征在于，所述多个射击事件中的任意一个射击事件为
Figure FDA0003664990950000023
其中
Figure FDA0003664990950000024
为该次射击事件射击者的身份标号，/>
Figure FDA0003664990950000025
为该次射击的射击发生时刻，/>
Figure FDA0003664990950000026
为该次射击事件射击者射击时刻所处经度，/>
Figure FDA0003664990950000027
为该次射击事件射击者射击时刻所处纬度，/>
Figure FDA0003664990950000028
为射击者的射击序次。
4.如权利要求1所述的战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配方法，其特征在于，所述多个命中事件中的任意一个命中事件为
Figure FDA0003664990950000029
Figure FDA00036649909500000210
为该次命中靶标的编号，/>
Figure FDA00036649909500000211
为该次命中事件命中的时刻，/>
Figure FDA00036649909500000212
为该次命中时刻靶标所处经度，
Figure FDA00036649909500000213
为该次命中时刻靶标所处纬度，/>
Figure FDA00036649909500000214
为靶标上的命中区域。/>
5.如权利要求1所述战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配方法，其特征在于，包括：
Step1,设置初始参数,包括：此次训练所用武器的有效杀伤距离R、地球平均半径r、此次训练所用武器的子弹出膛后在有效杀伤距离内的平均速度为v、偏差阈值σ0，σ0＝0.4-0.6；
Step2,对于一次战术训练中发生的多个射击事件和多个命中事件分多个周期进行核算，判断匹配情况；对于任意一个核算周期内的多个射击事件P和多个命中事件Q构建相应矩阵：
Figure FDA0003664990950000031
Figure FDA0003664990950000032
Step3,构建初始匹配矩阵D，D＝[D1,D2,...Dm,…,DM]，Dm为任意命中事件Qm的匹配矩阵，
Figure FDA0003664990950000033
Dm初始为P，Dm＝[Dm(1),Dm(2),...Dm(n),…,Dm(N)],Dm(n)＝Pn；Pn为多个射击事件P中的任意一个射击事件，/>
Figure FDA0003664990950000034
M为大于等于2的自然数，n＝1,2,3,...,N，N为大于等于2的自然数，
Step4,对初始匹配矩阵D进行初筛，遍历所有命中事件的匹配矩阵中的所有向量，对于任意命中事件Qm和其匹配矩阵中的任意向量Dm(n)，若
Figure FDA0003664990950000035
或/>
Figure FDA0003664990950000036
则令向量Dm(n)取G，其中G＝[0,0,0,0]T；得到初筛后的匹配矩阵；
Step5,根据初筛后的匹配矩阵构建空间距离矩阵S和匹配因子矩阵σ：
Figure FDA0003664990950000037
/>
Figure FDA0003664990950000041
若Dm(n)＝[0,0,0,0]T，则，Smn＝0，σmn＝σ0+1；否则，
Figure FDA0003664990950000042
Figure FDA0003664990950000043
Step6,构建多个射击事件P的匹配结果矩阵W＝[W1,W2,...Wn,…,WN]，若σmn-σ0≤0，则射击事件Pn与命中事件Qm匹配，
Figure FDA0003664990950000044
否则，/>
Figure FDA0003664990950000045
其中：O＝[0 00 0]T。
6.如权利要求5所述战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配方法，其特征在于，对于任意一个核算周期内的多个射击事件P和多个命中事件Q构建相应矩阵：
Figure FDA0003664990950000046
Figure FDA0003664990950000047
7.如权利要求5所述战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配方法，其特征在于，Step2还包括：判断是否N≥M，若是则继续后续步骤；否则检查是否存在数据遗漏，对数据进行补全。
8.一种战术训练中大数量轻武器靶机的自由射击匹配系统，其特征在于，包括匹配模块，该匹配模块用于实现权利要求1-7任一权利要求所述方法。
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