JP5342854B2 - Simulated combat device for shooting training - Google Patents
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Description
本発明は、カメラから得られる画像情報から移動目標を自動追尾し、目標の中心に射撃を模擬したレーザ光を照射することにより模擬的な対抗射撃訓練を行うことを可能とした射撃訓練用模擬対抗装置に関するものである。 The present invention automatically shoots a moving target from image information obtained from a camera and shoots a simulated counter-shooting training by irradiating a laser beam simulating shooting at the center of the target. It is related to a countermeasure device.
従来、射撃訓練を行う場合は人間の形等を模擬した標的装置を使用するのが一般的であったが、標的部分の隠顕動作を行うために大掛かりな駆動制御機構が必要であり経済性(装置調達性)の面で問題があったとともに、標的装置の構造上訓練者が比較的容易に標的を発見できることから、実戦的な訓練を行うにあたって支障があった。 Conventionally, when performing shooting training, it has been common to use a target device that simulates the shape of a human being, etc., but a large drive control mechanism is required to perform the concealment operation of the target part, which is economical There was a problem in terms of (device procurement), and the trainer could find the target relatively easily due to the structure of the target device, which hindered practical training.
従来の標的装置では、レーザの打ち返し機構は標的部分に一体化するのが基本であるが照準機能は具備されていないために、遠隔制御により正確に訓練者に対してレーザ光を照射することは困難であった。このため、解決策として射撃(実弾)の特性とは異なる幅の広いレーザビームを照射する必要があり、実戦的訓練の模擬実現に問題があった。 In the conventional target device, the laser strike-back mechanism is basically integrated with the target part, but since the aiming function is not provided, it is not possible to accurately irradiate the trainee with laser light by remote control. It was difficult. For this reason, it is necessary to irradiate a wide laser beam different from the characteristics of shooting (actual bullets) as a solution, and there was a problem in the simulation realization of practical training.
従来の標的装置では、構造上大掛かりな装置となるため、標的装置の設置場所が限定されることと、消費電力の増加によるバッテリーの大型化、展開・撤収の困難さ、経済性(装置調達性)の悪化等をもたらすこととなっていた。 Conventional target devices are structurally large-scale devices, so the installation location of the target device is limited, battery size increases due to increased power consumption, difficulty in deployment / removal, and economics (equipment availability) ) Worsening.
また、一般的な対抗射撃訓練装置では、訓練者が訓練練度を向上させるためには、対抗訓練者を準備する必要があり、運用面でも支障があった。 Further, in a general counter-fire training apparatus, it is necessary for a trainer to prepare a counter-trainer in order to improve his / her training level, which also has an operational problem.
尚、カメラ映像を基に画像処理して目標を自動追尾し、目標に射撃を模擬したレーザ光を照射することにより模擬的な対抗射撃訓練を行う射撃訓練用模擬対抗装置が考えられるが、この場合、標的装置が小型且つ静止状態で設置されるため、訓練者が比較的遠距離において、敵(標的装置)を発見・認識することが困難であった。また、標的部分の隠顕動作機能を有していないため、より実戦的訓練を実施するのに支障があった。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、標的部分を人型を模擬した構造にし、マニュピュレータ機構を具備することにより、標的部分の上下・左右の隠顕動作を実現することでより実戦に近い標的装置を用いた射撃訓練用模擬対抗装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and by making the target part a structure simulating a humanoid and providing a manipulator mechanism, it is possible to realize the hidden operation of the target part in the vertical and horizontal directions. It is an object to provide a simulation counter device for shooting training using a target device close to a real battle.
上記目的を達成するために本発明の射撃訓練用模擬対抗装置は、カメラから出力された映像データが入力され、画像処理すると共に、目標追尾情報及びモータ駆動信号を出力するI/F処理回路と、前記I/F処理回路からの目標追尾情報により標準方向を表示する照準方向現示LEDと、前記I/F処理回路からの目標追尾情報により可視レーザを目標に対して照射する可視照準器と、前記I/F処理回路からのレーザコードにより射撃を模擬したレーザ光を送出するプロジェクタと、前記I/F処理回路からのモータ駆動信号により前記プロジェクタ、前記可視照準器及び前記カメラを移動する駆動モータと、レーザ光を受光してレーザ受信信号を前記I/F処理回路に出力する受光器と、前記I/F処理回路からの表示信号により射撃と被弾を模擬する射撃・損耗現示LEDと、前記I/F処理回路からの信号により発射模擬音を出すスピーカと、を備えた標的部と、前記標的部を上下・左右に移動する駆動機構部と、前記駆動機構部、前記標的部及び無線機よりなる標的装置と、銃に装着され、射撃を模擬したレーザ光を送出するプロジェクタと、訓練者に装着可能で、レーザ光を受光する受光器及び無線機を有するディテクタとを具備することを特徴とするものである。 In order to achieve the above-mentioned object, a simulation training apparatus for shooting training according to the present invention includes an I / F processing circuit that receives video data output from a camera, performs image processing, and outputs target tracking information and a motor drive signal. An aiming direction indication LED for displaying a standard direction based on target tracking information from the I / F processing circuit, and a visual sight for irradiating a target with a visible laser based on target tracking information from the I / F processing circuit; A projector that emits a laser beam that simulates shooting with a laser code from the I / F processing circuit, and a drive that moves the projector, the visual sighting device, and the camera by a motor drive signal from the I / F processing circuit Shooting with a motor, a light receiver that receives laser light and outputs a laser reception signal to the I / F processing circuit, and a display signal from the I / F processing circuit Target unit provided with a shooting / wear indication LED that simulates a shot, and a speaker that emits a simulated simulation sound by a signal from the I / F processing circuit, and a drive mechanism unit that moves the target unit up and down, left and right A target device including the drive mechanism unit, the target unit, and a radio, a projector that is mounted on a gun and that emits laser light that simulates shooting, and a light receiver that can be mounted on a trainee and receives laser light And a detector having a wireless device.
本発明の射撃訓練用模擬対抗装置は、対抗訓練者を準備することなく簡単且つ軽易に対抗訓練を実施することが可能になると共に、標的装置の複雑な隠顕動作機能(上下・左右)により、より実戦的な訓練環境を提供することができる。 The simulation training apparatus for shooting training according to the present invention makes it possible to easily and easily perform the training without preparing a training trainee, and allows the target apparatus to perform complicated concealment operation functions (up / down / left / right). Can provide a more practical training environment.
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態に係る射撃訓練用模擬対抗装置のシステム全体を示す系統説明図である。図1において、11は射撃訓練用模擬対抗装置であるレーザ送受信部を有する標的装置、12は統制部であるパソコン、13は統制部の構成である無線機(通常は無線LAN機器)、14は統制部の構成であるジョイスティック(またはマウス)、15はディテクタが装着された訓練者である移動目標、16はプロジェクタが装着された実銃または模擬銃、17はレーザ光、18はレーザ光、19は射撃の開始指示と目標の照準位置の制御データ、20は映像データ及び被弾データ等、21は被弾データ等である。 FIG. 1 is a system explanatory diagram showing the entire system of a simulation training apparatus for shooting training according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 11 is a target device having a laser transmission / reception unit which is a simulation counter device for shooting training, 12 is a personal computer which is a control unit, 13 is a radio (normally a wireless LAN device) which is a configuration of the control unit, and 14 is A joystick (or mouse) which is a configuration of the control unit, 15 is a moving target which is a trainee with a detector, 16 is an actual or simulated gun with a projector, 17 is a laser beam, 18 is a laser beam, 19 Is the shooting start instruction and target aiming position control data, 20 is video data and bullet data, 21 is bullet data and the like.
図1に示すように、移動目標(訓練者)15が所持した実銃または模擬銃16に搭載されたプロジェクタからレーザ光17を照射することができる。また、標的装置11に搭載されたプロジェクタからレーザ光18を照射することができる。標的装置11内に搭載されたカメラで撮像された映像データ20は、常時無線系を通じて統制部無線機13によりパソコン12に表示される。
As shown in FIG. 1, a
操作員は、パソコン12に表示された映像を見てジョイスティック14の操作により、パソコン12から無線機13を介して無線系で標的装置11に射撃の開始指示と目標の照準位置の制御データを送信し、標的装置11のプロジェクタから射撃を行うことができる。複数の標的装置11からの複数の映像データに基づく複数の画面のうちの1画面については、マニュアル操作により目標の照準と射撃の制御を行うことができる。
The operator sees the video displayed on the
図6は本発明の実施形態に係る統制部であるパソコン上の表示・操作画面例を示す説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a display / operation screen on a personal computer which is a control unit according to the embodiment of the present invention.
また、移動目標(訓練者)15から照射されたレーザ光17が標的装置11に命中した場合は、標的装置11からの被弾データ20が無線機13を介して無線系でパソコン12に送信され、パソコン12上の画面に結果が表示される。
Further, when the
一方、標的装置11のプロジェクタからのレーザ光18が移動目標(訓練者)15に搭載されたディテクタの受光器に命中した場合は、移動目標(訓練者)15に搭載されたディテクタからの被弾データ21が無線機13を介して無線系でパソコン12に送信され、パソコン12上の画面に結果が表示される。
On the other hand, when the
図2は本発明の実施形態に係る標的装置を示す構成説明図であり、図3は本発明の実施形態に係る標的装置の斜視図である。 FIG. 2 is a configuration explanatory view showing a target device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of the target device according to the embodiment of the present invention.
図2及び図3において、28は駆動信号、29は制御データまたは映像データまたは被弾データ、30は無線機、31は制御部、32は駆動モータ、33はプロジェクタ、34はカメラ、351は照準方向現示LED(発光器)、352は射撃・損耗現示LED(発光器)、36はスピーカ、37は受光器、38はバッテリー、39はAC/DC変換器、40は映像データ、41はレーザコード、42は駆動信号、431,432は表示信号、44は発射模擬音声信号、45はレーザ受信信号、46は標的部、47はI/F処理回路、48は可視照準器、49は駆動信号、50は駆動機構部である。 2 and 3, 28 is a drive signal, 29 is control data or video data or hit data, 30 is a radio, 31 is a control unit, 32 is a drive motor, 33 is a projector, 34 is a camera, 351 is an aiming direction. LED (light emitter), 352 shooting / wear indicator LED (light emitter), 36 speaker, 37 light receiver, 38 battery, 39 AC / DC converter, 40 video data, 41 laser Code, 42 drive signal, 431, 432 display signal, 44 firing simulation audio signal, 45 laser reception signal, 46 target unit, 47 I / F processing circuit, 48 visual sighting device, 49 drive signal , 50 is a drive mechanism section.
図2及び図3に示すように、標的装置11の台座である制御部31には駆動機構部50を介して標的部46が取り付けられる。駆動機構部50はアーム501とアーム502の中間部に回転可能な連結部503が設けられ、アーム501の下端部は制御部31に回転可能に取り付けられると共にアーム502の上端部は標的部46に回転可能に取り付けられる。駆動機構部50は制御部31から駆動信号28を受けて標的部46を上下・左右に移動することができる。標的部46の前面にはプロジェクタ33、照準方向現示LED351、射撃・損耗現示LED352、スピーカ36、受光器37、可視照準器48が設けられる。統制部のパソコン12の操作により無線機13,30を介して制御部31は駆動機構部50により標的部46の隠顕動作を行う。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
すなわち、I/F処理回路47は標的装置11全体の制御を行う回路であり、内部に画像処理・自動追尾用のアルゴリズム実行回路が実装されている。カメラ34から出力される映像データ40は常時I/F処理回路47に出力され、I/F処理回路47においてリアルタイムに画像処理と目標追尾情報、モータ駆動信号42に変換される。前記目標追尾情報を元に、標的部46の前面に配置した照準方向現示LED351に現在の照準方向を点灯表示する。また、追尾中は、可視照準器48により可視レーザを目標に対して照射する。モータ駆動信号42は、駆動モータ32に出力され、駆動部分と一体化したプロジェクタ33、可視照準器48及びカメラ34を目標方向に旋回する。無線機30から受信される射撃開始情報によりI/F処理回路47はレーザコード41を生成しプロジェクタ33に出力する。
That is, the I /
プロジェクタ33は、レーザコード41に基づく射撃を模擬したレーザ光を送信する。レーザ光の送信と同時に射撃動作を現示するための表示信号(点滅動作)432を射撃・損耗現示LED352に出力する。また、同時に射撃音を模擬した発射模擬音声信号44をスピーカ36に出力する。
The
受光器37から出力されるレーザ受信信号45はI/F処理回路47に出力され、I/F処理回路47内の受信回路において一定の閾値を超えた信号を抽出し命中の判定を行う。命中結果は、即座に無線機30,13を通して統制部のパソコン12に送り出されるとともに、命中現示のため射撃・損耗現示LED352に表示信号(常時点灯)432として出力する。
The
標的装置11内部で使用する電源は、バッテリー38またはAC/DC変換器39により供給される。
The power used inside the
図7は本発明の実施形態に係る画像処理・自動追尾処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。図7に示すように、ステップS1でI/F処理回路47のアルゴリズム実行回路に画像データ(映像データ)が入力される。ステップS2で画像データが2値化される。ステップS3で2値化された画像データから背景を除去し、ステップS4で目標を抽出する。この場合、ステップS5の前フレームデータを用いて背景を除去する。ステップS6で抽出した目標の面積・重心を算出する。ステップS7で算出した目標の面積・重心から目標を判定し、ステップS8で目標を検出しない場合にはステップ1に戻る。
FIG. 7 is a flowchart showing an algorithm of image processing / automatic tracking processing according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, image data (video data) is input to the algorithm execution circuit of the I /
ステップS8で目標を検出した場合には、ステップS13の目標位置予測において、目標の出された位置と過去の目標位置から進行方向や速度を算出し、その値から次の画像入力までの時間までに移動する位置を予測計算する。次に、ステップS14の予測位置検定において、ステップS13にて算出された予測位置中心に任意の検定幅を設けることにより、その検定幅内に現在検出された目標位置が存在するか検定する。検定幅内であれば「対象目標」、検定幅外であれば「別目標」とし追尾処理には移行しない。次に、ステップS15で目標の予測位置が予測範囲でなければ誤検出としてステップ1に戻る。 When the target is detected in step S8, in the target position prediction in step S13, the traveling direction and speed are calculated from the target output position and the past target position, and from that value to the time until the next image input. Predict the position to move to. Next, in the predicted position test in step S14, an arbitrary test width is provided at the predicted position center calculated in step S13 to test whether the currently detected target position exists within the test width. If it is within the verification range, “target target” is set, and if it is outside the verification range, “different target” is set and tracking processing is not performed. Next, if the target predicted position is not within the prediction range in step S15, the process returns to step 1 as erroneous detection.
ステップS15で目標の予測位置が予測範囲であれば、ステップS16の画像中心位置誤差算出として、画像中心に対し移動目標がどのくらい離れているか(後追い誤差)算出する。次に、ステップS17の見越し角算出として、ステップS13により算出された進行方向及び速度から画像処理時間分のオフセット角を算出する。次に、ステップS9の目標指示角算出(方位/高低)において、自動追尾処理で行っている目標指示角に対し、ステップS17で算出されたオフセット角を加味する。 If the predicted position of the target is within the prediction range in step S15, how far the moving target is from the image center (follow-up error) is calculated as the image center position error calculation in step S16. Next, as an anticipation angle calculation in step S17, an offset angle corresponding to the image processing time is calculated from the traveling direction and speed calculated in step S13. Next, in the target instruction angle calculation (azimuth / height) in step S9, the offset angle calculated in step S17 is added to the target instruction angle performed in the automatic tracking process.
次に、ステップS10において、算出した目標指示角(方位/高低)になるように駆動モータを駆動する。ステップS11で駆動した駆動モータの現在の指向角(方位/高低)を検出し、ステップS12で駆動モータの現在指向角(方位/高低)が目標指示角(方位/高低)になっていない場合はステップS10に戻り、駆動モータの現在指向角(方位/高低)が目標指示角(方位/高低)になっている場合はステップS1に戻る。 Next, in step S10, the drive motor is driven so that the calculated target instruction angle (azimuth / high / low) is obtained. If the current directivity angle (azimuth / high / low) of the drive motor driven in step S11 is detected, and the current directivity angle (azimuth / high / low) of the drive motor is not the target indication angle (azimuth / high / low) in step S12 Returning to step S10, if the current directivity angle (azimuth / high / low) of the drive motor is the target indication angle (azimuth / high / low), the flow returns to step S1.
前記ステップS13〜15は誤検知防止処理ステップであり、ステップS16〜9は射撃精度向上処理ステップである。 Steps S13 to S15 are false detection prevention processing steps, and steps S16 to S9 are shooting accuracy improvement processing steps.
以上のように、I/F処理回路47はカメラ34から出力された映像データ49から対象とする目標を自動識別して分離することにより別目標への誤検知を防止すると共に、移動し続ける対象目標に対して位置予測を行うことにより射撃精度を上げた指示角(方位/高低)のモータ駆動信号42を駆動モータ32に出力する。
As described above, the I /
図4(a),(b)は本発明の実施形態に係るプロジェクタを示す構成説明図及び斜視図である。図4(a),(b)において、51はプロジェクタ、52はレーザ駆動回路、53は引金センサ、54はレーザダイオード、55は光学系、56はバッテリーである。 4A and 4B are a configuration explanatory view and a perspective view showing the projector according to the embodiment of the invention. 4A and 4B, 51 is a projector, 52 is a laser drive circuit, 53 is a trigger sensor, 54 is a laser diode, 55 is an optical system, and 56 is a battery.
図4(a),(b)に示すように、プロジェクタ51は移動目標(訓練者)15が所持した実銃または模擬銃16に装着され、プロジェクタ51の引金センサ53を操作することによりレーザ光17を照射することができる。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
プロジェクタ51のレーザ駆動回路52において、内部スイッチまたは外部からの通信(光または電波)に基づく初期設定信号により、個別番号(ID)の初期設定を行う。IDデータは、レーザ駆動回路52で生成されるレーザコードに付与される。
In the
引金センサ53により引金を引いたことを検出すると、検出信号がレーザ駆動回路52に出力される。
When the
レーザ駆動回路52において生成されたレーザコードはレーザ駆動信号としてレーザダイオード54に出力される。レーザ駆動信号が入力されてレーザダイオード54より出力されるレーザ出力光は光学系55の光学レンズにより集光され外部に放射される。プロジェクタ51の内部回路に必要な電源はバッテリー56より供給される。
The laser code generated in the
図5(a),(b)は本発明の実施形態に係るディテクタを示す構成説明図、前面図及び後面図である。図5(a),(b)において、61は受光器、62はレーザ受光回路、63は制御回路、64は無線機、65はブザー、66は発光器、67はバッテリー、68は初期設定データである。 FIGS. 5A and 5B are a configuration explanatory view, a front view, and a rear view showing the detector according to the embodiment of the present invention. 5A and 5B, 61 is a light receiver, 62 is a laser light receiving circuit, 63 is a control circuit, 64 is a radio, 65 is a buzzer, 66 is a light emitter, 67 is a battery, and 68 is initial setting data. It is.
図5(a),(b)に示すように、受光器61は移動目標(訓練者)15の胴体に着用された訓練用衣服の前面及び後面にそれぞれ複数個取付けられると共に、頭部のヘルメットの前部及び後部にそれぞれ取付けられる。移動目標(訓練者)15の胴体に着用された訓練用衣服にはレーザ受光回路62、制御回路63、無線機64、ブザー65、発光器66、バッテリー67が装着される。
As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), a plurality of
受光器61は標的装置11より照射されたレーザ光を受信する。受光器61は受信されたレーザ光に基づいてレーザ受光信号をレーザ受光回路62に出力する。レーザ受光回路62は入力されるレーザ受光信号に対して一定の閾値を超えた信号を抽出し命中の判定を行う。命中の結果は制御回路63に出力される。
The
制御回路63において命中結果の被弾データ21を即座に無線機64を介して無線系で統制部であるパソコン12に送信すると共に、命中現示のためブザー65に対してブザー鳴動信号を出力して鳴動し、同時に、発光(点灯)信号を発光器66に出力して発光する。ディテクタの内部回路に必要な電源はバッテリー67により供給される。
In the
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
11…標的装置、12…統制部であるパソコン、13…統制部の構成である無線機(通常は無線LAN機器)、14…統制部の構成であるジョイスティック(またはマウス)、15…ディテクタが装着された訓練者である移動目標、16…プロジェクタが装着された実銃または模擬銃、30…無線機、31…制御部、32…駆動モータ、33…プロジェクタ、34…カメラ、351…照準方向現示LED(発光器)、352…射撃・損耗現示LED(発光器)、36…スピーカ、37…受光器、38…バッテリー、39…AC/DC変換器、46…標的部、47…I/F処理回路、48…可視照準器、50…駆動機構部。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記I/F処理回路からの目標追尾情報により照準方向を表示する照準方向現示LEDと、
前記I/F処理回路からの目標追尾情報により可視レーザを目標に対して照射する可視照準器と、
前記I/F処理回路からのレーザコードにより射撃を模擬したレーザ光を送出するプロジェクタと、
前記I/F処理回路からのモータ駆動信号により前記プロジェクタ、前記可視照準器及び前記カメラを移動する駆動モータと、
レーザ光を受光してレーザ受信信号を前記I/F処理回路に出力する受光器と、
前記I/F処理回路からの表示信号により射撃と被弾を模擬する射撃・損耗現示LEDと、
前記I/F処理回路からの信号により発射模擬音を出すスピーカと、
を備えた標的部と、
前記標的部を上下・左右に移動する駆動機構部と、
前記駆動機構部、前記標的部及び無線機よりなる標的装置と、
銃に装着され、射撃を模擬したレーザ光を送出するプロジェクタと、
訓練者に装着可能で、レーザ光を受光する受光器及び無線機を有するディテクタと
を具備することを特徴とする射撃訓練用模擬対抗装置。 An I / F processing circuit that receives video data output from the camera, performs image processing, and outputs target tracking information and a motor drive signal;
And aiming direction current-LED indicating the aiming direction by target tracking information from the I / F processing circuit,
A visual sighting device for irradiating a target with a visible laser according to target tracking information from the I / F processing circuit;
A projector that emits laser light that simulates shooting with a laser code from the I / F processing circuit;
A drive motor that moves the projector, the visual sighting device, and the camera in accordance with a motor drive signal from the I / F processing circuit;
A light receiver that receives laser light and outputs a laser reception signal to the I / F processing circuit;
A shooting / wear indication LED for simulating shooting and hit by a display signal from the I / F processing circuit;
A loudspeaker that emits a simulated firing sound in response to a signal from the I / F processing circuit;
A target portion comprising:
A drive mechanism for moving the target portion up and down, left and right; and
A target device comprising the drive mechanism unit, the target unit and a wireless device;
A projector that is mounted on a gun and emits laser light that simulates shooting;
A simulation training apparatus for shooting training, which is equipped with a photodetector that can be attached to a trainee and that receives a laser beam and a radio.
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