CN116839421A - 一种自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶，解决了采用常规半身钢靶进行射击训练时无法识别头部中弹还是躯干中弹的问题，技术方案是：半身钢靶靶体的头部和躯干为分体结构钢板，头部质量小于躯干质量，头部和躯干之间设置有隔离间隙，支撑架的立式支撑柱上部连接端分别连接靶体的头部和躯干；靶体后部设置有用于检测靶体中弹效应，输出中弹振动信号的中弹传感器；中弹传感器连接有将识别结果发送到射击成绩接收终端的中弹部位识别器；中弹传感器和中弹部位识别器连接有电源。其能够在实弹射击训练中自动准确识别子弹命中了半身钢靶的头部还是躯干，快速为射手提供射击成绩。

Description

一种自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶

技术领域

本发明涉及实弹射击训练装置，特别是一种自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶，适用于军队或警察运用莫桑比克射击法进行实弹射击训练。

背景技术

目前，在实弹射击训练中，经常采用一种半身钢靶，靶体包括头部和躯干，由按照人体头部和躯干的剪影形状，切割出的一整块防弹钢板制成，通过支架安装固定。公告号为CN112833713A的专利文献提供了一种实弹射击训练用钢靶，其采用头身一体式的半身钢靶，通过立式支架和横向支撑杆与半身钢靶背部连接固定。其优点是：由于采用防弹钢板作为靶体可以反复使用，比纸靶的使用寿命长；缺点是：由于子弹无法击穿防弹钢板，不会产生弹孔仅能在靶体表面留有不明显的弹痕，因此使得枪手无法通过目视识别靶体是否中弹，不能准确获知射击成绩；还有一些半身钢靶，设置了振动传感器或加速度传感器，可以检测靶体是否中弹，例如公告号为CN207366590U的专利文献提供了一种基于加速度传感器的振动报靶器，其通过采集中弹振动信号来识别子弹是否命中靶体，虽然能够识别中弹次数，但仍然无法识别靶体的中弹部位是头部还是躯干。

在轻武器射击战术中，有一种莫桑比克射击法(Mozambique Drill)；这是由杰夫•库珀（Jeff Cooper）基于他的学生麦克•卢梭（Mike Rousseau）的实战经历提出的，它早已被全世界的军警广泛应用于近距离作战（CQB或CQC）；它要求枪手先向敌人的躯干连续射击两枪，再向敌人的头部射击一枪。然后，观察敌人的反应，再决定是否需要对其施加下一轮的射击。该射击方法的前面两枪，射击敌人投影面积最大也就是最容易被击中的躯干。之后，再射击其投影面积更小而不易被命中，却又最为要害的头部，以达到使敌人行为停止的目的。这是考虑到敌人可能穿着防弹衣，甚至可能服用了毒品、兴奋剂或止痛药等药物，从而增强了忍受痛苦的能力，或者前面的两枪并未击中其重要脏器，所以必须对其要害器官进行第三次射击，确保破坏敌人的中枢神经系统而致其立即失能停止。在射击敌人头部时，枪手需要瞄准其眉毛与上唇之间的区域，避免子弹被头骨阻碍，发生偏转而不能深入颅内，降低杀伤力。例如，在电影《借刀杀人》（Collateral）中，汤姆•克鲁斯(Tom Cruise)扮演的文森特（Vincent），就大量使用了莫桑比克射击法。

由于常规半身钢靶无法识别中弹的是靶体的头部还是躯干，以及中弹的先后顺序，所以不能为枪手提供详细精确的射击成绩，无法支撑采用莫桑比克射击法的训练。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶，解决了采用常规半身钢靶进行射击训练时无法识别头部中弹还是躯干中弹的问题，其能够在实弹射击训练中自动准确识别子弹命中了半身钢靶的头部还是躯干，快速为射手提供射击成绩。

本发明采用的技术方案是：该自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶包括：带有头部和躯干的半身钢靶靶体，靶体后部设置有支撑架，技术要点是：所述靶体头部和躯干为分体结构钢板，头部质量小于躯干质量，头部和躯干之间设置有隔离间隙，支撑架的立式支撑柱上部连接端分别连接靶体的头部和躯干；靶体后部设置有用于检测靶体中弹效应，输出中弹振动信号的中弹传感器；中弹传感器连接有用于识别接收的振动信号为头部强振动信号还是躯干弱振动信号，并将识别结果发送到射击成绩接收终端的中弹部位识别器；中弹传感器和中弹部位识别器连接有电源。

所述中弹部位识别器设置有比较器和存储有分界值的存储器，存储器的分界值为：预先进行多次射击靶体头部和躯干的实验；同时采集多个头部中弹的振动信号实验数据和躯干中弹的振动信号实验数据；然后排列和统计实验数据，取得实验数据的中位数设定为比对识别的分界值；比较器为：用于将中弹部位识别器用接收到的实际射击训练中的中弹振动信号数值比对分界值，振动信号数值小于分界值的命中成绩识别为躯干中弹；将振动信号数值大于分界值的命中成绩识别为头部中弹的比较器。

所述中弹部位识别器的识别振动信号的方法为：预先进行多次射击靶体头部和躯干的实验；同时采集多个头部中弹的振动信号实验数据和躯干中弹的振动信号实验数据；然后排列和统计实验数据，取得实验数据的中位数设定为比对识别的分界值，并将分界值存储在中弹部位识别器中；在实际射击训练中，中弹部位识别器用接收到的中弹振动信号数值比对分界值，振动信号数值小于分界值的命中成绩识别为躯干中弹；将振动信号数值大于分界值的命中成绩识别为头部中弹。

所述中弹传感器设置在靶体头部的后部。

所述中弹传感器设置在靶体躯干的后部或靶体后部对应的立式支撑柱。

所述头部和躯干部之间的隔离间隙的宽度小于射击子弹的口径。

所述立式支撑柱为F形，设置有分别连接靶体头部和躯干的横梁。

所述中弹识别器连接有用于向射击成绩接收终端发送射击命中成绩的无线通讯模块。

所述射击成绩接收终端包括耳机、计算机、手机或显示装置。

所述靶体的头部设置有防止跳弹伤人的向前倾斜角。

本发明具有的优点及有益效果是：由于本发明采用靶体头部和躯干为分体结构钢板，头部质量小于躯干质量，头部和躯干之间设置有隔离间隙，确保头部和躯干单独对中弹产生反应，且在受到同样的子弹撞击后，头部的中弹效应要大于躯干的中弹效应，由此奠定了本发明分辨中弹部位的基础；支撑架立式支撑柱上部分别连接靶体的头部和躯干，不但将二者连接成为一体，也作为中弹反应的传输介质；在靶体后部设置有用于检测靶体中弹效应输出振动信号的中弹传感器，利用支撑架立式支撑柱对中弹效应的传输，实现仅使用一个中弹传感器，即可检测头部和躯干两个部位的中弹效应，一举两得，降低了制造和维护的成本；中弹传感器连接有中弹部位识别器，中弹部位识别器用于识别接收到的振动信号是源自头部中弹的强烈振动信号，还是源自躯干中弹的微弱振动信号，从而能够自动准确、快速的识别判断出子弹击中的是靶体头部还是躯干。

莫桑比克射击法要求枪手每轮以指定的顺序，向指定的靶体不同部位连续射击三枪，枪手在射击之后需要立即获知本轮的射击成绩，因此，本发明能够使射击者立即获知本轮射击成绩并据此成绩在下一轮的射击中，对身姿、握持、呼吸、瞄准、击发等项做出相应的调整或保持。

综上，本发明能够自动准确、快速地识别半身钢靶是头部还是躯干中弹，使枪手获知本轮射击成绩，设计巧妙、结构简单、成本低廉，尤其适用于莫桑比克射击法训练。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例后部的结构示意图；

图3是本发明的整体系统连接方框原理图；

图4是本发明的中弹部位识别判定流程图；

图5是本发明的射击训练流程图；

图6是本发明另一种实施例的头部结构示意图；

图7是本发明另一种实施例的中弹部位识别器连接方框原理图。

图中序号说明：1头部、2躯干、3立式支撑柱、4隔离间隙、5中弹传感器、6中弹部位识别器、7电源、8射击成绩显示器。

实施方式

根据图1-7对本发明作详细描述，实施例如图1和2所示，一种自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶，其包括：带有头部1和躯干2的半身钢靶靶体，头部和躯干为分体式结构钢板，靶体后部连接支撑架。靶体头部和躯干参照人体剪影形状和比例，头部与躯干面积比例为1：4-6，(可采用厚度为10mm-25mm的防弹钢板)，头部质量小于躯干质量，质量比也为1：4-6。头部和躯干之间设置有隔离间隙4，避免了头部或躯干中弹后整个靶体一同振动，而导致无法识别中弹部位。支撑架的立式支撑柱3包括上部的连接段和下部的支撑段，上部连接段分别连接靶体的头部1和躯干2，也利用其传导头部或躯干的中弹效应，包括加速度、位置、角度的振动变化。可以将立式支撑柱上部的两个连接端分别连接头部和躯干后部的中心位置，由此可更均匀地传递头部或躯干不同部位的中弹振动。

如图2和图3所示，在靶体头部1后部设置有用于检测靶体中弹效应输出振动信号的中弹传感器5，中弹传感器可以选用市售的加速度传感器或振动传感器，以及其他能够采集靶体中弹振动信号的传感器。例如：在本实施例中，使用加速度传感器作为中弹传感器，加速度传感器是一种能够测量物体在加速过程中作用在物体上力的电子设备，例如，市售的泰科电子有限公司（TE Connectivity Ltd）型号为TE MEAS 7109A的加速度传感器，量程±5,000g，频率响应 2-10000Hz，能够检测采集靶体受到子弹冲击后产生的加速度。由于靶体头部与躯干的质量不同，所以中弹后产生的振动加速度也必然不同，即可据此比对、分析、判断是头部中弹还是躯干中弹。作为中弹传感器，还可以采用深圳维特智能科技有限公司型号为WT-VB01-485运动传感器，例如，其中的三轴振动速度传感器量程为0-50mm/s²；其中的三轴振动角度传感器量程0-180°；其中的三轴振动位移传感器量程0-30000um；利用其测量采集头部或躯干的中弹综合反应信号，其与加速度传感器的安装和使用方式基本相同。

中弹传感器设置在头部的背面，是为了采集最保真的头部中弹效应，也即最大的中弹振动信号数值；同时，亦使中弹传感器远离躯干，令躯干的中弹效应必须沿着支架，经过更长的传递路径，方能抵达中弹传感器而被采集，从而衰减了躯干的中弹振动信号数值；进一步加大了其与头部中弹振动信号的数值差，更加便于中弹部位识别器进行比对和判定中弹部位。

中弹传感器还可以设置在靶体躯干后部或靶体后部对应的立式支撑柱，将中弹传感器设置在躯干，一方面将检测到最保真的躯干中弹振动信号，另一方面由于头部的中弹效应必须经过立式支撑柱和躯干的传递，才能被中弹传感器检测到，因此头部的中弹效应必将被传递路径所衰减与削弱，也就缩小了头部与躯干之间中弹振动信号的差距，这不利于中弹部位识别器做出比对判定。但靶体躯干的面积更大更易于安装电子元器件；另一个实施例，将中弹传感器设置在靶体后部对应的立式支撑柱，导致头部和躯干的中弹效应都必须经过立式支撑柱的传递，才能被中弹传感器检测到，因此二者的中弹振动效果都将被支架所衰减与削弱，这也不能增加头部与躯干之间中弹振动信号数值的差距，依然不利于中弹部位识别器进行分析与判定，但靶体立式支撑柱不易被子弹击中而遭受冲击，就降低了电子元器件遭受振动而损坏的风险。

中弹传感器5连接有中弹部位识别器7，中弹部位识别器用于识别接收到的中弹振动信号，为头部中弹引发的强烈振动信号，还是躯干中弹引发的微弱振动信号，并将识别结果发送到射击成绩接收终端。中弹部位识别器可以采用市售的微芯科技股份有限公司（Microchip Technology Incorporated）型号为PIC32MZ的单片机、高速AD（模拟数字转换器）和常规的信号前置处理电路连接组成，中弹传感器的信号输出端连接中弹部位识别器的信号输入端。

如图4所示的中弹部位识别判定流程图，具体可采用的中弹部位识别器的振动信号识别方法为：预先进行多次射击靶体头部和躯干的实验；同时采集多个头部中弹的振动信号实验数据和躯干中弹的振动信号实验数据；然后排列和统计实验数据，取得实验数据的中位数，将其作为比对识别的分界值，存储在中弹部位识别器中；在实际射击训练中，中弹部位识别器用接收到的中弹振动信号数值比对分界值，将振动信号数值小于分界值的命中成绩识别为躯干中弹；将振动信号数值大于分界值的命中成绩识别为头部中弹。例如：在开始实际射击训练之前预先进行实验射击，经过实验发现中弹部位识别器接收到的躯干中弹振动信号数值为1m/s²、2m/s²、3m/s²的微弱信号；接收到的头部中弹振动信号数值为9m/s²、10m/s²、11m/s²的强烈信号；进而，通过排列与统计即可确定全部中弹振动信号数值的中位数为6m/s²；将其作为区隔两类中弹振动信号的分界值，并与比对方法和规则的程序一并写单片机；分界值6m/s²作为判定中弹部位的标准。可以在中弹部位识别器中设置对分界值进行设置、储存、选取的程序。

中弹部位识别器可以设置有比较器和存储有分界值的存储器，存储器的分界值为：预先进行多次射击靶体头部和躯干的实验；同时采集多个头部中弹的振动信号实验数据和躯干中弹的振动信号实验数据；然后排列和统计实验数据，取得实验数据的中位数设定为比对识别的分界值；比较器为：用于将中弹部位识别器用接收到的实际射击训练中的中弹振动信号数值比对分界值，振动信号数值小于分界值的命中成绩识别为躯干中弹；将振动信号数值大于分界值的命中成绩识别为头部中弹的比较器。

如图7所示的中弹部位识别器连接原理图，例如：在开始实际射击训练之前预先进行实验射击，经过实验发现中弹部位识别器接收到的躯干中弹振动信号数值为1m/s²、2m/s²、3m/s²的微弱信号；接收到的头部中弹振动信号数值为9m/s²、10m/s²、11m/s²的强烈信号；进而，通过排列与统计即可确定全部中弹振动信号数值的中位数为6m/s²；将其作为区隔两类中弹振动信号的分界值存入单片机的存储器，并在单片机的比较器中设定有振动信号数值小于分界值的命中成绩识别为躯干中弹；将振动信号数值大于分界值的命中成绩识别为头部中弹的程序；分界值6m/s²作为判定中弹部位的标准。

在中弹部位识别器设定分界值，并不是每次实际训练之前的必要操作，只有在枪手更换枪支、弹药或射击距离，而导致弹丸的枪口初速、弹道特征、撞靶动能等因素出现变化的情况下，才需要重新统计与设定分界值；而且，枪手可以就所能用到的所有枪支、弹药、射击距离进行实验，并将统计出的不同分界值全部储存在中弹部位识别器之中；每次实际训练之前，枪手只需依据本次训练所用的枪支、弹药、射击距离，从中弹部位识别器中选取一个对应的分界值即可开始实际射击训练。

在实际射击训练中，如果中弹部位识别器接收到的中弹振动信号为1m/s²、2m/s²、3m/s²，小于分界值6m/s²，则判定为躯干中弹；如果中弹部位识别器接收到的中弹振动信号为9m/s²、10m/s²、11m/s²，大于分界值6m/s²，则判定为头部中弹；如果子弹未击中靶体而脱靶，则不会有中弹振动信号输入中弹部位识别器。

中弹传感器6还连接有供电电源7，可以为连接的中弹部位识别器及其他电器元件供电，供电电源可采用蓄电池或有线电源。

中弹部位识别器可以通过信号传输装置或无线通讯模块，将判定结果信号发送到射击成绩接收终端。射击成绩接收终端可以采用计算机、射击成绩显示器8、ipad等数据终端，以及射手的手机和射手佩戴的听力保护耳机。例如，判定结果信号由无线通讯模块利用蓝牙或Wi-Fi发送至计算机、射击成绩显示器8、射手的手机、ipad等数据终端，在相关的应用程序中显示中弹部位，供枪手在射击之后查看，向枪手提供射击成绩的事后反馈；基于加速度传感器为中弹振动信号生成的时间戳，射击成绩接收终端可呈现头部与躯干部中弹的时间点；枪手可通过查看本发明中弹的部位、顺序、次数，获知一轮的射击成绩是否符合莫桑比克射击法的要求。

另外，出于健康的考虑，枪手在进行实弹射击训练时，必须佩戴听力保护耳机，这早已是行业共识，听力保护耳机是枪手的标准装备；例如，具有无线通讯能力的听力保护耳机，可通过射频、蓝牙或Wi-Fi与本发明的无线通讯模块进行无线通讯；在中弹部位识别器设置有方波发生器，识别判定结果信号控制方波发生器，输出代表两种判定结果的，信号周期长短不同的方波电压信号；该信号由本发明的无线通讯模块发送至枪手佩戴的具有无线通讯能力的听力保护耳机，触发耳机音频模块所包含的音频震荡器，分别产生代表靶体头部中弹的长周期提示音，或代表靶体躯干中弹的短周期提示音；枪手一边射击，一边实时收听耳机发出的，提示枪手击中了靶体头部的长提示音，或提示枪手击中了靶体躯干的短提示音；耳机向枪手提供了射击成绩的即时反馈。

作为进一步改进，可以采用设置头部和躯干部之间的隔离间隙的宽度小于射击子弹的口径，例如隔离间隙宽度设置为a,a小于5mm，该隔离间隙小于常用弹药的弹丸直径，能够避免弹丸穿过隔离间隙。

作为进一步改进，可以采用F形立式支撑柱，靶体头部和躯干分别连接支架的横梁前端，便于设置分体式的靶体头部和躯干，并传导中弹效应，结构简单、稳固。

作为进一步改进，如图6所示，靶体的头部设置有防止跳弹伤人的向前倾斜角，可以采用靶体的头部向前倾斜，倾斜角度b的范围为5-10度。能够将击中头部的弹丸反弹向地面，避免跳弹伤人。

工作原理：本发明的靶体头部和躯干为分体式结构钢板，头部质量小于躯干质量，根据动量守恒定律，出膛子弹所携带的动量，等于头部或躯干中弹所获得的动量，即m子弹v子弹＝m头部v头部＝m躯干v躯干；由于躯干的质量为头部质量的数倍，例如4倍；那么，躯干的运动速度必然远远小于头部的运动速度；即，在单位时间内，二者运动速度改变程度的矢量，也就是加速度将迥然不同，通过加速度传感器检测到的中弹振动信号，也证实了头部振动的加速度明显大于躯干振动的加速度；因此，中弹传感器检测到的头部中弹振动信号的数值会比较大，而躯干中弹振动信号的数值会比较小；然后，中弹振动信号被传送给中弹部位识别器进行比对识别；识别中弹振动信号性质的方法为：预先进行多次射击靶体头部和躯干的实验；同时采集多个头部中弹的振动信号实验数据和躯干中弹的振动信号实验数据；然后排列和统计实验数据，取得实验数据的中位数，将其作为比对识别的分界值，存储在中弹部位识别器中；在实际射击训练中，中弹部位识别器用接收到的中弹振动信号数值比对分界值，将振动信号数值小于分界值的命中成绩识别为躯干中弹；将振动信号数值大于分界值的命中成绩识别为头部中弹；

在实际射击训练中，由于头部中弹振动信号的众数，和躯干中弹振动信号的众数，都将与分界值存在较大差距，因此该方法能够快速和准确地识别靶体头部中弹还是躯干中弹。

射击训练过程：如图5所示，在开始实际射击训练之前，经过多次射击实验与统计，确定中弹振动信号实验数据的中位数为6m/s²，将其在中弹部位识别器设定为分界值。开始实际射击训练，中弹传感器检测采集钢靶的中弹振动信号，中弹部位识别器接收中弹振动信号，将其比对分界值，从而识别中弹部位，如图得出枪手的射击成绩统计表如下：

如果子弹脱靶，没有击中靶体，中弹传感器没有检测到本发明中弹，不会向中弹部位识别器发送中弹振动信号。

本发明通过对半身钢靶的创新和改进，能够自动识别钢靶头部中弹或躯干中弹，可以让枪手获知精确的射击成绩；同时，这一获取射击成绩的过程也是短暂的；而且，枪手在使用莫桑比克射击法连续射击三枪之后，需要立即知道本轮的射击成绩，并据此在下一轮的三枪射击中进行相应的调整优化，如果枪手在一轮射击之后要大费周章才能获知射击成绩，那么他在进行下一轮射击时，就可能忘记或模糊了上一轮射击的体验，例如身形或手感，将很难在下一轮的射击中做到相应的优化或保持；还有极其重要的一点，在一个多人、多枪、多靶的射击场上，如果枪手时常变换自身位置抽身去查看射击成绩，是十分危险的，也是射击场地的安全规则所不允许的；因此，本发明将枪手的射击成绩，转换为或长或短的提示音形式，将其并投放到枪手必备、随身、轻便的耳机上，是极为必要、实用和人性化的。

综上所述，实现本发明的目的。

Claims (9)

1.一种自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶，包括：带有头部和躯干的半身钢靶靶体，靶体后部设置有支撑架，其特征在于：所述靶体头部和躯干为分体结构钢板，头部质量小于躯干质量，头部和躯干之间设置有隔离间隙，支撑架的立式支撑柱上部连接端分别连接靶体的头部和躯干；靶体后部设置有用于检测靶体中弹效应，输出中弹振动信号的中弹传感器；中弹传感器连接中弹部位识别器和电源，中弹部位识别器用于识别接收的振动信号为头部强振动信号还是躯干弱振动信号，并将识别结果发送到射击成绩接收终端。

2.根据权利要求1所述的自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶，其特征在于：所述中弹部位识别器的识别振动信号的方法为：预先进行多次射击靶体头部和躯干的实验；同时采集多个头部中弹的振动信号实验数据和躯干中弹的振动信号实验数据；然后排列和统计实验数据，取得实验数据的中位数设定为比对识别的分界值，并将分界值存储在中弹部位识别器中；在实际射击训练中，中弹部位识别器用接收到的中弹振动信号数值比对分界值，振动信号数值小于分界值的命中成绩识别为躯干中弹；将振动信号数值大于分界值的命中成绩识别为头部中弹。

3.根据权利要求1所述的自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶，其特征在于：所述中弹部位识别器设置有比较器和存储有分界值的存储器，存储器的分界值为：预先进行多次射击靶体头部和躯干的实验；同时采集多个头部中弹的振动信号实验数据和躯干中弹的振动信号实验数据；然后排列和统计实验数据，取得实验数据的中位数设定为比对识别的分界值；比较器为：用于将中弹部位识别器用接收到的实际射击训练中的中弹振动信号数值比对分界值，振动信号数值小于分界值的命中成绩识别为躯干中弹；将振动信号数值大于分界值的命中成绩识别为头部中弹的比较器。

4.根据权利要求1、2或3的任意一项所述的自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶，其特征在于：所述中弹传感器设置在靶体头部的后部。

5.根据权利要求1、2或3的任意一项所述的自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶，其特征在于：所述中弹传感器设置在靶体躯干部后部或靶体后部对应的立式支撑柱。

6.根据权利要求1、2或3的任意一项所述的自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶，其特征在于：所述立式支撑柱为F形，设置有分别连接靶体头部和躯干部分的横梁。

7.根据权利要求1、2或3的任意一项所述的自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶，其特征在于：所述中弹识别器连接有用于向射击成绩接收终端发送枪手射击命中成绩的无线通讯模块。

8.根据权利要求1、2或3的任意一项所述的自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶，其特征在于：所述射击成绩接收终端包括耳机、手机、计算机、显示装置。

9.根据权利要求1、2或3的任意一项所述的自动识别中弹部位的实弹射击半身钢靶，其特征在于：所述靶体的头部设置有防止跳弹伤人的向前倾斜角。