CN1462864A - 智能报靶定位系统 - Google Patents

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CN1462864A CN 03129380 CN03129380A CN1462864A CN 1462864 A CN1462864 A CN 1462864A CN 03129380 CN03129380 CN 03129380 CN 03129380 A CN03129380 A CN 03129380A CN 1462864 A CN1462864 A CN 1462864A
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田春
汪鸿振
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Shanghai Jiaotong University
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Abstract

智能报靶定位系统是一种为野战部队训练用的报靶定位系统，主要包括：传声器阵列、数据采集器、通讯电缆、计算机及报靶显示器。本发明根据野战部队所用步枪射出的子弹以超音速飞行所致激波这一原理，采用传声器阵列脱离靶标的布阵方式，利用激波在掠过传声器阵列时激波脉冲的时间延迟和激波形态与传声器阵列之间的几何关系提出定位子弹所击靶标平面坐标的数学模型，根据数学模型所编计算程序存于计算机中，数据采集器采集到的时间延迟信号传于计算机时启动计算程序，报出子弹所击靶标位置。本发明选用传声器阵列脱离靶平面的布阵方式，节约了成本，保证了定位精度；选用超声传声器组成传声器阵列，避免了环境噪声；系统集成化、硬件化了，使用简单，携带方便。

Description

智能报靶定位系统
技术领域：
本发明涉及的是一种适用于野战部队训练用的报靶定位系统，特别是一种采用传声器阵列脱离靶标的布阵方式，根据所建数学模型软件编程，准确定出弹击靶标位置的智能报靶定位系统。属于军事和声学技术领域。
背景技术：
现今已有很多报靶方式，包括人工报靶和智能报靶系统。显然，人工报靶精度高，但速度慢，效率低，安全性也差。现在已力求建立快速、准确、自动的智能报靶系统，其方法大多采用的是在靶标面上放置传声器或采用特殊的靶标纸，而这样的方法需要经常更换靶标纸，成本较高，而且定位精度会随着射击次数的增多降低。已有技术中专利号为92108544.3的“智能报靶传感器”专利是将由导电片组成的传感器贴在包有橡胶密封层的靶标面上，其传感器的外形为胸环靶形，内部由2层能够指示环数的环形导电片及2层能够指示弹着点方位的扇形导电片与2层电源导电片构成，当射击时有可能损坏导电片从而导致定位精度的降低。
发明内容：
为了克服已有技术的不足和缺陷，本发明设计了一种能准确、实时报靶的智能化报靶系统。本发明根据野战部队所用步枪射出的子弹以超音速飞行所致激波这一原理，采用传声器阵列脱离靶标的布阵方式，利用激波在掠过传声器阵列时激波脉冲的时延数据和激波形态与传声器阵列之间的几何关系，提出定位子弹所击靶平面坐标的数学模型。本发明采用的是四传声器布阵方式。子弹飞行轨迹可近似为水平的。当激波掠过各传声器时，各传声器会感受到一脉冲信号，而它们感受到脉冲信号会有一时间延迟，利用物体速度与激波掠过不同传声器的时延之间的几何关系和激波锥本身的物理特性可建立以弹击靶标位置为变量的方程组，联立方程组采用数值计算方法即可得到弹击靶标位置。
本发明主要包括四只传声器组成的传声器阵列、数据采集器、通讯电缆、计算机及报靶显示器等。
传声器阵列。感应子弹超音速飞行产生的激波信号，为数学建模所用。为避免环境噪声，利用激波掠过传声器产生压力脉动的信号频响高达20KHz，选用了此频响段的超声传声器阵列。为重复使用携带方便，各传声器之间用连杆连接成丁字架。
数据采集器。主要是采集各传声器感受到的激波之间的时间延迟信号。对传声器接受到的激波信号进行前置放大、带通滤波和主放大，然后对预处理后的激波信号进行比较判断，从而得到各激波的时间延迟信号。
通讯电缆。进行传声器阵列到数据采集器的数据传输。为了避免对每个接口用模拟开关进行选通，传声器与数据采集器的数据传输采用RS485通讯方式，并采用屏蔽电缆传输信号。
计算机。根据数学模型所编计算程序存于计算机中，当传声器阵列采集到的激波信号通过数据采集器得到时间延迟数据传于计算机时，启动计算程序，即可报出子弹所击靶标位置，并在报靶显示器上显示出来。计算机选用可扩展内存的CPU，以便为信号处理软件提供足够的运行空间，使信号处理更加灵活，软件运行更加稳定，最终确保数据的正确性和可靠性。
报靶显示器。用于显示靶平面和击靶坐标位置。
本发明是一种能准确、实时报靶的野战部队训练用的智能化报靶系统，所用传声器阵列脱离靶平面，节约了成本，保证了定位精度；所建数学模型不仅能报出弹击靶标的环数，而且能准确地定出弹击目标位置；选用超声传声器，避免了环境噪声；系统集成化、硬件化了，使用简单，携带方便。
附图说明：
图1是智能报靶定位系统示意图
图中1为靶标；2为子弹飞行轨迹；3为传声器阵列；4为通讯电缆；5为数据采集器；6为报靶显示器；7为计算机。
具体实施办法：
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。如图1所示，本发明主要包括传声器阵列3、数据采集器5、通讯电缆4、报靶显示器6及计算机7等。本发明采用的是四传声器阵列3脱离靶标1的布阵方式，传声器选用高于20kHz的超声传声器，并将四传声器阵列3做成丁字状平放于靶标1前0.5米处，传声器A、B、C连线与靶标1水平线平行；将数据采集器5插于计算机7数据接口；数据采集器5与传声器阵列3之间通过通讯电缆4连接，数据传输采用RS485通讯方式，并采用屏蔽电缆。计算机7选用可扩展内存的CPU，以便为信号处理软件提供足够的运行空间，使信号处理更加灵活，软件运行更加稳定，最终确保数据的正确性和可靠性。射击前，进行报靶显示器6中坐标原点的确定，即通过试射法确定，试射几枪，修正显示屏上的坐标原点，使其与实际靶标1的坐标原点一致；射击时，传声器阵列3接受到激波信号，通过通讯电缆4传输给数据采集器5，进行前置放大、带通滤波和主放大，然后对预处理后的激波信号进行比较判断，从而得到各激波的时间延迟信号，传给计算机7，启动事先根据数学模型所编的计算程序，即可计算出子弹所击靶标1的坐标位置，并显示于报靶显示器6上。

Claims (2)

1.一种智能报靶定位系统，主要包括传声器阵列(3)、数据采集器(5)、通讯电缆(4)、报靶显示器(6)及计算机(7)，其特征在于采用四传声器阵列(3)脱离靶标(1)的布阵方式，传声器选用高于20kHz的超声传声器，并将四传声器阵列(3)做成丁字状平放于靶标(1)前0.5米处，使传声器A、B、C连线与靶标水平线平行，数据采集器(5)插于计算机(7)数据接口，数据采集器(5)与传声器阵列(3)之间通过通讯电缆(4)连接。
2.根据权利要求1所述的智能报靶定位系统其特征还在于数据传输采用RS485通讯方式，并采用屏蔽电缆；计算机(7)选用可扩展内存的CPU。
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