CN1253276A

CN1253276A - 一种轻武器射击训练模拟系统

Info

Publication number: CN1253276A
Application number: CN 98122203
Authority: CN
Inventors: 胡健
Original assignee: SHUANGCHEN SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd ZHUHAI
Current assignee: SHUANGCHEN SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd ZHUHAI
Priority date: 1998-11-04
Filing date: 1998-11-04
Publication date: 2000-05-17

Abstract

一种轻武器射击训练模拟系统,由大屏幕激光接收点阵阵列、单片机处理系统、多媒体微机系统、模拟轻武器、投影机、音响系统组成,本发明实现了射击点的精确定位,通过激光仿真手枪,受训者能与计算机控制的大屏幕投出的动态影像进行激烈的对抗训练,同时可看到自己的射击情况,系统对受训人员及训练成绩随时可进行回顾、分析,大大提高训练效率。

Description

一种轻武器射击训练模拟系统

本发明属于武器类，具体地说涉及一种轻武器射击训练模拟系统。

目前我国现有的各种实用报靶装置、对抗训练模拟系统、激光射击训练系统等射击训练器材，都存在某些不足，现分析如下：

1、实用报靶装置

它主要以靶板为射击对象，通过单片机系统统计环数，优点是实现报靶自动化，缺点是目标固定，与模拟实战有效大的差距。

2、对抗训练模拟系统

它利用激光发射与接收的原理，敌、我双方穿上有激光接收器军衣，戴上发烟帽，使用能发射激光的真枪进行对抗训练。其优点是较真实地反映了对抗初衷，缺点是激光接收装置显点状分布，射击点不能精确定位，且点数有限制，不能体现射击效果，缺乏实战气氛，并且费用太高。

3、激光射击训练系统

它以激光接收装置作为固定靶标，用激光枪进行射击，具有上述两种装置的全部缺点。

本发明的目的就是为了克服上述技术的不足，而提供一种能实战对抗、射击点能精确定位且自动处理统计数据的轻武器射击训练模拟系统。

一种轻武器射击训练模拟系统，由大屏幕激光接收点阵阵列、单片机处理系统、多媒体微机系统、模拟轻武器、投影机、音响系统组成，其特征在于：大屏幕激光接收点阵阵列由若干组接收单元组成，每组接收单元由4个激光接收点阵组成，模拟轻武器发出激光脉冲由大屏幕接收阵列中的一组接收单元接收后，送单片机处理系统处理，处理结果再送多媒体微机系统进行统计处理。

本发明由于采用了单片机分级控制的大屏幕激光接收点阵阵列，从而实现了射击点的精确定位；由于采用了计算机多媒体技术，通过激光仿真手枪，受训者能与计算机机控制的大屏幕投出的动态影像进行激烈的对抗训练。系统提供了一个真实、复杂的战斗射击对抗环境，并配以逼真的现场音响气氛，使受训者产生逼真的临场感。动态影像文件采用MPEG为标准，这样可以大幅降低图像数据量。训练时，实时训练成绩单嵌挂在画面下方，受训者可同时看到自己的射击情况，训练完毕后，系统自动给出本次训练成绩单。另外，系统将对受训人员及训练成绩进行科学管理，记录在案，随时可进行回顾、分析，这样就大大提高训练效率。

图1是本发明总体结构框图；

图2是一组由4个接收点阵组成的接收单元示意图；

图3是单片机处理系统原理框图；

图4是信号采集板电路框图；

图5是信号采集板电路图；

图6是解算板电路框图；

图7是解算板电路图；

图8是系统软件结构框图。

下面结合附图详细说明。

如图1所示，本发明由大屏幕激光接收点阵阵列、单片机处理系统、多媒体微机系统、模拟轻武器、投影机、音响系统组成，大屏幕激光接收点阵阵列由若干组接收单元组成，每组接收单元由4个激光接收点阵组成，模拟轻武器发出激光脉冲由大屏幕接收阵列中的一组接收单元接收后，送单片机处理系统处理，处理结果再送多媒体微机进行统计处理。

本射击模拟系统采用激光模拟，以低功率激光束代替子弹。激光发射机安装在手枪内，枪机每击发一次，激光发射机就发射一束激光脉冲串，这些脉冲串能被靶板大屏幕激光点阵阵列所接收，经放大和信号处理后进入单片机，经解码后求出光束中心，然后将这一中心坐标值送到主控计算机，判断是否命中。激光信号坐标解算原理如下：激光光斑能同时照射到4个接收单元，由于光斑光强由中心向外逐渐减弱，因此，通过检测各接收单元的接收光强差，计算出光斑中心的位置，如图2所示，A、B单元接收到的光强要比C、D单元接收到的光强大，因此，通过单片机的解算，光斑中心偏向A、B一端。如果A单元的接收光强比B、C、D单元接收光强大，光斑中心偏向A一端，从而实现了射击点的精确定位。当大屏幕激光接收点阵阵列由于光斑中心位置不同而形成只有2个或3个接收单元接收信号的情况，相应的采集、解算方法与上述相同。

如图3所示，激光模拟手枪发射出信号的接收定位处理由两级单片机来完成，第一级完成信号的采集；第二级完成坐标数据的解算。在本实施例冲，激光接收阵列为24×18点阵，一共有432只探头，如果用一片单片机对432个采样点采集一次要花费很多时间，这样就不能做到实时解算弹着点坐标，没有实时响应手枪发射信号的效果。为了使硬件电路既简单又能实时地处理信号，我们采取了以下措施：

1、选用一种高速单片计算机；

2、单片机软件的时间优化；

3、根据软件所限定的时间进行采集板的数量优化。

选定89C52为解算单片机，89C51为采集单片机，系统时钟为18MHZ。整个接收阵列被划分为6块，每一块为4×18点阵，由一块采集板完成信号的采集和预处理，然后将数据送到解算板进行坐标解算。采取上述措施后，硬件系统响应时间小于0.03秒，完全满足了射击训练对实时性的要求。

如图4、图5所示，采集板上的单片机系统通过控制MCI4028译码器，扫描MCI4043R-S触发器阵列，读取所控制的18×4＝72个激光接收单元所接受到的数据；该数据通过译码器374送单片机，单片机系统将全部数据连同采集板序号信息通过数据缓冲器发到数据总线，传送给解算板。

如图6、图7所示，解算板从数据总线上读取到有效数据后，按照激光光强中间大、边缘小的原理，根据当前选定采集精度及硬件约定的光强量化原则，通过固化在单片机中的解算软件对各接收单元信号进行运算，得到激光光斑中心的相对坐标X/Y，再根据采集板的序号信息，可解算出光斑中心的绝对坐标。此坐标数据通过单片机串行口，经过数据转换及光电耦合电路，将坐标数据传送到PC机串行口，并由射击训练软件对此坐标数据进行相应处理。

根据系统的要求，我们选用了如下配置的多媒体微机；

Pentium 233MHZ cpu；32MB；2.5G硬盘；

16位声卡；8速光驱；MPEGmagic解压卡。另外，由于开发软件时考虑了联网训练的问题，故所有软件资源均可通过服务器进行共享，并可以统一整个网络系统的受训人员及成绩的管理。这一功能选项选配的网络服务器为：

HP LH P/133；32M内存；2GB硬盘；

8速光驱选配的网络设备：100MB以太网。

投影仪是系统的成像设备，从PC机显示卡输出的VOA信号经专用电缆送到投影仪，图像经过放大后投射到大屏幕上，使受训者产生较真实的视觉效果。

如图8所示，系统的控制由软件部分来实现，系统软件分为两个部分：影片编辑模块和射击训练模块。影片编辑模块完成射击训练教材的编辑和目标有效区定义等前期工作，主要由图像文件帧定位处理、影片剧情编辑、目标有效区分析处理功能模块组成；射击训练模块完成射击训练控制工作，主要由靶射击训练控制、实战模拟射击训练控制、训练结果分析、网络应用接口等功能模块组成。

系统软件部分基于MPEG 1格式的图像文件，这种格式采用了帧间相关、人眼视觉暂留、色度分散抖动以及动态压缩等技术，将图像数据以平均1∶150压缩比压缩成可实用的影片。这样，一方面减少了数据量，另一方面提高了图像检索速度。利用所选用的解压卡(MPEGmagic)提供的MCI(Media Control Interface)来对MPEG文件进行帧间定位，解决了压缩的非线性难题。

在处理射击训练目标有效区的定义时，我们采取动态图像跟踪技术，根据目标运动的特征，对其运动轨迹进行划分，分别作线性运算处理，因此，只要定义两个关键帧的有效区，即可计算出中间各帧的有效区。这样就大大提高了图像后期编辑制作的效率。

本发明有如下优点：

1、在资金投入方面，节省了兴建靶场的投资，减少了实弹消耗和枪械的磨损。以往的训练都是实地真枪实弹地进行，各方面的消耗都较大，该系统采用了仿真枪在模拟环境中训练，整套设备仅占地30～50平方米，在室内可安装使用；安排训练不受天气因素的影响。

2、该系统目标定位精度高。在逼真的实战模拟环境中，各种目标随机出现，目标命中难度不一，克服了以往模拟软件过于机械的不足，较好地模拟了实战对抗中目标出现的不可预知性。

3、该系统功能强大，集成了固定靶、移动靶、飞靶、实战对抗等训练模块以及训练成绩练习，逐步提高。每人每次的训练成绩可单独记录存储，也可打印存档，该便分析比较和日后查看；同时，该系统升级方便，针对不同的需要，可以方便地添加新的实战模拟环境。

4、该系统缩短了射击训练与实战射击的差距。以往的实地射击训练只限于固定靶，起倒靶和移动靶的训练，都存在着环境、目标单一等不足，而且几乎没有什么对抗性，与实战有较大的差距，该系统利用计算机多媒体技术，实现高品质的实时画面和背景声播放，为训练提供了多种实战对抗环境，效果逼真，临场感强。

Claims

1、一种轻武器射击训练模拟系统，由大屏幕激光接收点阵阵列、单片机处理系统、多媒体微机系统、模拟轻武器、投影机、音响系统组成，其特征在于：大屏幕激光接收点阵阵列由若干组接收单元组成，每组接收单元由4个激光接收点阵组成，模拟轻武器发出激光脉冲由大屏幕接收阵列中的一组接收单元接收后，送单片机处理系统处理，处理结果再送多媒体微机系统进行统计处理。

2、如权利要求1所述的轻武器射击训练模拟系统，其特征在于单片机处理系统由两级单片机来完成，第一级完成信号的采集，第二级完成坐标数据的解算。

3、如权利要求1所述的轻武器射击训练模拟系统，其特征在于模拟轻武器是手枪，激光发射机安装在手枪内，枪机每击发一次，激光发射机就发射一束激光脉冲串。

4、如权利要求1所述的轻武器射击训练模拟系统，其特征在于多媒体微机系统软件由两个部分组成：影片编辑模块和射击训练模块；影片编辑模块主要由图像文件帧定位处理、影片剧情编辑、目标有效区分析处理功能模块组成；射击训练模块主要由靶射击训练控制、实战模拟射击训练控制、训练结果分析、网络应用接口等功能模块组成。