CN204043523U - 一种自动炮自动报靶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动炮自动报靶系统，包括靶体总成和报靶总成二部分，靶体总成包括支座，在支座上支撑有靶框，靶框上安装有靶面；三个超声波传感器分别设置在靶面三个角点处的靶框内，用于接收自动炮弹丸穿透靶面时产生的激波；三个超声波传感器连接单片机，用于统计三个超声波传感器分别接收弹丸穿透靶面时产生的激波的时间差；无线发送模块与单片机的数据输出端连接；报靶总成包括无线接收模块和上位机；无线接收模块与无线发送模块无线连接，上位机与无线接收模块的数据输出端连接，用于计算弹着点坐标并显示和报靶。该系统能够将射击结果自动实时显示，报靶精度高，无需人工参与，提高了报靶安全性和训练效率，节省了检靶时间。

Description

一种自动炮自动报靶系统

技术领域

本实用新型涉及一种报靶系统，特别涉及一种自动炮自动报靶系统。

背景技术

对于以击中目标为主要目的射击训练来说，射手的射击准确度是衡量其射击能力的最重要指标之一。在部队军事训练中，特别是机械化步兵进行战斗射击时，自动炮实弹射击是最基本、也是最重要的训练科目之一。传统的自动炮实弹射击采用人工报靶。传统人工报靶主要有四个方面的不足：(1)依赖于报靶者的判靶经验，效率比较低；(2)当靶板上弹着点多时，报靶员很难识别新旧弹孔，报靶误差极大，直接影响射击训练质量；(3)射击未完全结束时，报靶员现身靶壕外或在报靶员查看靶板报靶和补靶时，射击位管理者若稍有疏忽，就易出现枪支走火，造成人员伤亡，安全隐患极大；(4)容易出现弄虚作假的现象。为了克服传统人工报靶的不足和满足军事训练现代化要求，真实反映部队射击训练情况，提高部队训练效率与射击水平，研究一套针对自动炮同时适用于其他自动武器的自动报靶系统对推进我军军队现代化建设将具有重大意义。

目前世界各主要军事大国都竞相开始投入大量人力、物力和财力进行高新技术含量的军用智能测试系统研究，安排了大批研究项目，并已取得大量研究结果。到目前为止，美、英、德、法、意、日、俄等国家已研制了上百种军用智能测试系统。九十年代初期，以瑞士为代表的西方国家，研制了一系列自动报靶产品，包括开放式轻武器自动报靶器、开放式直瞄火炮自动报靶设备和开放式间瞄武器自动报靶设备等。从报靶精度上看，封闭式最高，适用于高精度的自动报靶；开放式通常精度要低于封闭式，但可满足训练用途。国内某研究所也在90年代相继推出开放式轻武器自动报靶设备、开放式直瞄火炮自动报靶设备和封闭式精度射击自动报靶器等。其中封闭式精度射击自动报靶器的报靶精度较高，但由于封闭式自动报靶器的传感器位于靶平面内，一旦靶平面射击次数过多，传感器将随该靶的更换而更换，故封闭式自动报靶器的成本较大。另外，由于国内外产品设计轻武器自动报靶系统的较多，而对自动炮自动报靶系统设计的较少，并且设计的报靶系统在可靠性、实用性和价格方面存在一定不足，造成目前国内报靶系统均以手工方式进行，导致报靶精度低，生产效率低、危险度大、测试成本高居不下。

发明内容

本实用新型的目的是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种自动炮自动报靶系统，该系统能够将射击结果自动实时显示，报靶精度高，无需人工参与，提高了报靶安全性和训练效率，节省了检靶时间。

本实用新型所涉及的一种自动炮自动报靶系统，包括靶体总成和报靶总成二部分，所述靶体总成包括：

支座，连接在靶框下面用于支撑靶框；

靶框，是由矩形管连接而成的正方形框架，用于安装靶面；

靶面，为正方形并铺设在靶框上，用于作为自动炮弹丸射击目标；

三个超声波传感器，分别设置在靶面三个角点处的靶框内，用于接收自动炮弹丸穿透靶面时产生的激波；

单片机，与所述三个超声波传感器连接，用于统计三个超声波传感器分别接收弹丸穿透靶面时产生的激波的时间差；

无线发送模块，与单片机的数据输出端连接，用于接收单片机采集的数据并实现无线发送；

所述报靶总成包括无线接收模块和上位机；无线接收模块与无线发送模块无线连接，用于接收无线发送模块发送的数据；所述上位机与无线接收模块的数据输出端连接，用于根据接收的数据计算弹着点坐标并显示和报靶。

作为进一步优选，所述支座为两个且对称支撑在靶框下方两侧。

作为进一步优选，所述靶面为PVC布料制成。

作为进一步优选，所述三个超声波传感器分别为第一、第二、第三超声波传感器，其中第一超声波传感器设在靶面左下角点处的靶框内，以便于计算弹着点。

作为进一步优选，所述第一超声波传感器、单片机和无线发送模块安装在一块控制板上，该控制板固定在所述靶框内。

作为进一步优选，所述靶面大小为2×2米。

作为进一步优选，在靶面余下的第四个角点处的靶框内设置第四超声波传感器，第四超声波传感器为备用传感器且与单片机连接。

作为进一步优选，所述单片机采用STC89C52芯片作为核心。

作为进一步优选，所述无线发送、接收模块采用CC2530芯片。

本实用新型的有益效果是：

1.由于在靶面三个角点处的靶框内分别设置超声波传感器，能够接收自动炮弹丸穿透靶面时产生的激波，再由单片机根据三个超声波传感器分别接收弹丸穿透靶面时产生的激波的时间差，便可通过上位机计算出靶面弹着点的坐标，因此该系统可实现射击检靶自动化，报靶精度高，无需人工参与，而且适用于所有的自动武器，适用范围广，能够将射击结果实时显示并自动报靶，节省了检靶时间，提高了报靶安全性和训练效率。

2.由于超声波传感器设置在靶面四角的靶框内，因此不易被穿过靶面的弹丸损坏；由于采用无线发送和接收模块，可以进行较远距离的无线传输，因此该自动报靶系统适用于野外科目实施训练。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型靶面部分的结构示意图。

图3是本实用新型获取靶面弹着点坐标的示例图。

图中：超声波传感器1，第一超声波传感器101，第二超声波传感器102，第三超声波传感器103，第三超声波传感器104，单片机2，无线发送模块3，无线接收模块4，上位机5，支座6，靶框7，靶面8，控制板9。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型所涉及的一种自动炮自动报靶系统，包括靶体总成和报靶总成二部分。所述靶体总成包括二个由方铁焊接而成的支座6，二个支座6对称连接在靶框7下面用于支撑靶框7。所述靶框7是由矩形扁管连接而成的正方形框架，用于安装靶面8；所述靶面8为正方形并固定铺设在靶框7上，用于作为自动炮弹丸射击目标。作为优选，所述靶面8为PVC布料制成，所述靶框7和靶面8大小为2×2米，在靶面8中间画1米×0.1米的红色十字线，便于射击时发现靶面、坐标判定。

在靶框7内对应靶面8的三个角点处设有三个超声波传感器1，用于接收自动炮弹丸穿透靶面8时产生的激波。所述三个超声波传感器1分别为第一超声波传感器101、第二超声波传感器102、第三超声波传感器103，其中第一超声波传感器101设在靶面8左下角点处的靶框7内，以便于计算弹着点。所述三个超声波传感器1与一个单片机2的数据端连接，用于统计三个超声波传感器1分别接收弹丸穿透靶面8时产生的激波的时间差；在靶面8余下的第四个角点处的靶框7内设置有第四超声波传感器104，第四超声波传感器104为备用传感器且与单片机2连接。所述单片机2的数据输出端连接一个无线发送模块3，用于接收单片机2采集的数据并实现无线发送。所述第一超声波传感器101、单片机2和无线发送模块3安装在一块控制板9上，该控制板9固定在所述靶框7内，其余超声波传感器1与单片机2通过插入到靶框7内的数据线连接。所述单片机2采用STC89C52芯片作为核心。

所述报靶总成包括无线接收模块4和上位机5；无线接收模块4与无线发送模块3通过无线连接，用于接收无线发送模块3发送的数据；所述上位机5与无线接收模块4的数据输出端连接，用于根据接收的数据计算弹着点坐标并显示和报靶。作为优选，所述无线发送和接收模块采用CC2530芯片。

该报靶系统在训练时，将靶体总成固定在距离射击点规定的射击距离处，将报靶总成设置在射击点附近即可。当自动炮弹丸穿过靶面8时，通过所述单片机2上的计时器分别记录每个超声波传感器1接收到的弹丸穿过靶面8瞬间产生超声波的时间，通过单片机2分别计算第一和第二超声波传感器以及第一和第三超声波传感器接收到超声波的时间差。即当弹丸穿过靶面8同时第一个超声波传感器1接收到弹丸产生超声波时，所述单片机2控制其上的计时器复位清零；当其余两个超声波传感器1接收到超声波时，记录下当时的时刻，从而即可得到两个超声波传感器1接收到超声波的时间差。并由无线发送模块3将时间差数据传送给无线接收模块4和上位机5。

然后由上位机5根据时间差数据计算靶面弹着点与相应的两个超声波传感器1的直线距离差，即：A₁₂＝c(t₁-t₂)；A₁₃＝c(t₁-t₃)；

其中，A₁₂为靶面弹着点至第一、第二超声波传感器的直线距离差；

A₁₃为靶面弹着点至第一、第三超声波传感器的直线距离差；

c为弹丸产生的超声波在靶面的传播速度。

最后依次计算得出靶面弹着点至第一超声波传感器101的直线距离X₁以及靶面弹着点P相对于靶面8中心的位置坐标x、y；通过上位机5便可确定并显示靶面弹着点的位置和精度。

${[\frac{A_{12}(2X_1-A_{12})}{2a}+\frac{a}{2}]}^2+{[\frac{A_{13}(2X_1-A_{13})}{2a}+\frac{a}{2}]}^2={X_1}^2;$ 该式是关于X₁的一元二次方程，通过解一元二次方程可求出X₁的值，代入下式就可以求出x,y的值。

$x=\frac{A_{12}(2X_1-A_{12})}{2a},y=\frac{A_{13}(2X_1-A_{13})}{2a};$

其中，a为靶面8边长。

下面通过一个射击实例对本实用新型所述的自动炮自动报靶系统报靶过程做详细说明。

如图3所示，例如靶面弹着点P(x,y)位于以靶面8的靶心为坐标原点的第一象限。所述靶面8大小为2×2米，因此x、y取值范围为-1000mm～1000mm。

射击中通过单片机2上的计时器记录了两个超声波传感器1接收到超声波的时间差，乘以超声波在靶面8的传播速度，便可得到两个距离差。

经计算两个距离差A₁₂＝X₁-X₂＝493,A₁₃＝X₁-X₃＝235；

利用勾股定理可得出：

(x+1000)²+(y+1000)²＝X₁ ²(1.1)；

(1000-x)²+(y+1000)²＝X₂ ²(1.2)；

(x+1000)²+(1000-y)²＝X₃ ²(1.3)；

由式(1.1)-(1.2)得到：

4000x＝X₁ ²-X₂ ²(1.4)；

把A₁₂＝X₁-X₂代入式(1-4)得：

4000x＝A₁₂(2X₁-A₁₂)(1.5)；

$x=\frac{A_{12}(2X_1-A_{12})}{4000}---\left(1.6\right);$ 即 $x=\frac{A_{12}(2X_1-A_{12})}{2a};$

由式(1.1)-(1.3)得:

4000y＝X₁ ²-X₃ ²(1.7)；

把A₁₃＝X₁-X₃代入(1.7)得:

4000y＝A₁₃(2X₁-A₁₃)(1.8)；

$y=\frac{A_{13}(2X_1-A_{13})}{4000}---\left(1.9\right);$ 即 $y=\frac{A_{13}(2X_1-A_{13})}{2a};$

将式(1.6),(1.9)代入式(1.1)得:

${[\frac{A_{12}(2X_1-A_{12})}{4000}+1000]}^2+{[\frac{A_{13}(2X_1-A_{13})}{4000}+100]}^2={X_1}^2---\left(1.10\right);$

即

4(A₁₂ ²+A₁₃ ²-4×10⁶)X₁ ²-4(A₁₂ ³+A₁₃ ³-4×10⁶A₁₂-4×10⁶A₁₃)X₁+A₁₂ ⁴+A₁₃ ⁴-8×10⁶A₁₂ ²-8×10⁶A₁₃ ²+32×10¹²＝0(1.11)；

将A₁₂＝493，A₁₃＝235带入式(1.11)，可得出X₁＝429mm，即弹着点P距离第一超声波传感器101的距离为429mm。再将X₁、A₁₂和A₁₃分别带入式(1.6)和(1.9)，便可得出x＝45mm，y＝36.6mm。并由上位机5显示该靶面弹着点的位置和精度。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种自动炮自动报靶系统，其特征在于，包括靶体总成和报靶总成二部分，所述靶体总成包括：

支座，连接在靶框下面用于支撑靶框；

靶框，是由矩形管连接而成的正方形框架，用于安装靶面；

靶面，为正方形并铺设在靶框上，用于作为自动炮弹丸射击目标；

三个超声波传感器，分别设置在靶面三个角点处的靶框内，用于接收自动炮弹丸穿透靶面时产生的激波；

单片机，与所述三个超声波传感器连接，用于统计三个超声波传感器分别接收弹丸穿透靶面时产生的激波的时间差；

无线发送模块，与单片机的数据输出端连接，用于接收单片机采集的数据并实现无线发送；

所述报靶总成包括无线接收模块和上位机；无线接收模块与无线发送模块无线连接，用于接收无线发送模块发送的数据；所述上位机与无线接收模块的数据输出端连接，用于根据接收的数据计算弹着点坐标并显示和报靶。

2.根据权利要求1所述的一种自动炮自动报靶系统，其特征在于：所述支座为两个且对称支撑在靶框下方两侧。

3.根据权利要求1所述的一种自动炮自动报靶系统，其特征在于：所述靶面为PVC布料制成。

4.根据权利要求1所述的一种自动炮自动报靶系统，其特征在于：所述三个超声波传感器分别为第一、第二、第三超声波传感器，其中第一超声波传感器设在靶面左下角点处的靶框内，以便于计算弹着点。

5.根据权利要求4所述的一种自动炮自动报靶系统，其特征在于：所述第一超声波传感器、单片机和无线发送模块安装在一块控制板上，该控制板固定在所述靶框内。

6.根据权利要求1或3所述的一种自动炮自动报靶系统，其特征在于：所述靶面大小为2×2米。

7.根据权利要求4或5所述的一种自动炮自动报靶系统，其特征在于：在靶面余下的第四个角点处的靶框内设置第四超声波传感器，第四超声波传感器为备用传感器且与单片机连接。

8.根据权利要求1或5所述的一种自动炮自动报靶系统，其特征在于：所述单片机采用STC89C52芯片作为核心。

9.根据权利要求1或5所述的一种自动炮自动报靶系统，其特征在于：所述无线发送、接收模块采用CC2530芯片。