RU2147112C1 - Opticoelectronic mark of shooting trainer - Google Patents

Opticoelectronic mark of shooting trainer Download PDF

Info

Publication number
RU2147112C1
RU2147112C1 RU99117070A RU99117070A RU2147112C1 RU 2147112 C1 RU2147112 C1 RU 2147112C1 RU 99117070 A RU99117070 A RU 99117070A RU 99117070 A RU99117070 A RU 99117070A RU 2147112 C1 RU2147112 C1 RU 2147112C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
weapon
screen
trigger
shooting
photodetectors
Prior art date
Application number
RU99117070A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Ю. Веркиенко
Ю.В. Веркиенко
В.С. Казаков
В.К. Пахарь
Original Assignee
Институт прикладной механики Уральского отделения РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт прикладной механики Уральского отделения РАН filed Critical Институт прикладной механики Уральского отделения РАН
Priority to RU99117070A priority Critical patent/RU2147112C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2147112C1 publication Critical patent/RU2147112C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: small arms shooting training without usage of ammunition. SUBSTANCE: shooting trainer includes training weapon with trigger mechanism fitted with contact closing electric circuit with pressure on trigger, laser radiator, trainer screen on which light spot is formed by laser radiator, opticoelectronic detector placed opposite screen and incorporating two pairs of stripe diaphragms, focons and photodetectors arranged at angle of 90 deg one relative to another, photocurrent amplifiers, circuits fixing maximum level of signal, analog-to-digital converters, computer and display ( monitor ) demonstrating results of shots. EFFECT: increased precision of measurement of coordinates of hits, diminished time between two subsequent measurements with keeping of mass and size parameters of weapon and with minimal limitation of mobility of trainee. 6 dwg

Description

Изобретение относится к мишеням стрелковых тренажеров для обучения стрельбе и может быть использовано в тренажерах для обучения приемам и навыкам стрельбы из спортивного оружия без применения боеприпасов. The invention relates to targets of shooting simulators for training in shooting and can be used in simulators for teaching techniques and skills of shooting from sports weapons without the use of ammunition.

Известен способ слежения за источником излучения [1, 2], основанный на применении позиционно-чувствительных полупроводниковых элементов. Световой поток от источника излучения, сфокусированный объективом, вызывает изменения напряжений на токосъемных шинах в зависимости от координат светового пятна на поверхности фотоприемника. A known method of tracking the radiation source [1, 2], based on the use of position-sensitive semiconductor elements. The luminous flux from the radiation source, focused by the lens, causes voltage changes on the collector buses depending on the coordinates of the light spot on the surface of the photodetector.

Недостатком оптико-электронной мишени на основе полупроводникового позиционно-чувствительного элемента является низкая точность из-за нелинейной характеристики и температурной нестабильности. Кроме того, существовавший уровень технологии производства не позволил получить позиционно-чувствительные элементы с требуемыми и идентичными параметрами. Поэтому их серийный выпуск не был налажен. The disadvantage of an optoelectronic target based on a semiconductor position-sensitive element is its low accuracy due to non-linear characteristics and temperature instability. In addition, the existing level of production technology did not allow to obtain position-sensitive elements with the required and identical parameters. Therefore, their serial production was not established.

Известен стрелковый тренажер Кудрякова [3], содержащий источник излучения, выполненный в виде секторной мишени, установленный на стрелковом оружии приемник излучения, связанный с усилителем и схемой обработки сигнала. Мишень выполнена четырехсекторной с X-образным расположением секторов и промодулированным излучением каждого из ее секторов, что позволяет из общего сигнала на выходе приемника излучения выделять сигналы, соответствующие секторам мишени. Оптико-электронный приемник состоит из собирающей линзы, в главном фокусе которой установлена диафрагма с калиброванным отверстием и фотоэлемент. Величины выделенных сигналов от каждой секции мишени (амплитуда) прямо пропорциональны проекции площади соответствующего сектора мишени на фотоэлемент оптико-электронного приемника. Смещение оптической оси приемника от центра мишени вызывает перераспределение амплитудных значений, что позволяет определить величину этого смещения, т.е. координаты точки наведения. Источниками измерения являются диоды, например АЛ107Б. Known shooting simulator Kudryakova [3], containing a radiation source made in the form of a sector target mounted on a small arms radiation receiver associated with an amplifier and signal processing circuit. The target is made four-sector with an X-shaped arrangement of sectors and modulated radiation of each of its sectors, which makes it possible to extract signals corresponding to target sectors from the general signal at the output of the radiation receiver. The optoelectronic receiver consists of a collecting lens, in the main focus of which a diaphragm with a calibrated hole and a photocell are installed. The magnitude of the extracted signals from each section of the target (amplitude) is directly proportional to the projection of the area of the corresponding sector of the target onto the photocell of the optoelectronic receiver. The shift of the optical axis of the receiver from the center of the target causes a redistribution of the amplitude values, which makes it possible to determine the magnitude of this shift, i.e. coordinates of the guidance point. Sources of measurement are diodes, for example AL107B.

Недостатками данного устройства являются: трудность обеспечения равномерной освещенности секторов мишени из-за неоднородности излучения в разных направлениях, например, диодов АЛ107Б, особенно в случае больших габаритов мишени; из-за неоднородности просвечиваемого материала мишени; большие габариты устанавливаемого на оружие оптико-электронного приемника, приводящие к нарушению массогабаритных параметров учебного оружия по сравнению с боевым, большое количество проводов, связывающих оружие с электронными устройствами обработки сигналов и ограничивающих свободу действий обучаемого стрельбе; трудность экранирования от электромагнитных полей, создаваемых при работе, например имитатором отдачи оружия. The disadvantages of this device are: the difficulty of ensuring uniform illumination of the sectors of the target due to the heterogeneity of radiation in different directions, for example, AL107B diodes, especially in the case of large dimensions of the target; due to the heterogeneity of the transmitted target material; the large dimensions of the optoelectronic receiver installed on the weapon, leading to a violation of the mass-dimensional parameters of the training weapon as compared to the combat weapon, a large number of wires connecting the weapon with electronic signal processing devices and restricting the freedom of action of the trained gunner; the difficulty of shielding from electromagnetic fields created during operation, for example, a weapon recoil simulator.

Известна мишень [4], содержащая учебное оружие со спусковым механизмом, снабженным контактом, замыкающим электрическую цепь при нажатии на спусковой крючок, лазерный излучатель, установленный на дульном срезе оружия, и телевизионный приемник (камеру), установленный стационарно напротив экрана тренажера. При нажатии на спусковой крючок на экране от лазера, работающего в импульсном режиме, образуется световое пятно в точке попадания. Координаты пятна определяются с помощью телекамеры. A known target [4], containing a training weapon with a trigger equipped with a contact that closes the electric circuit when the trigger is pulled, a laser emitter mounted on the muzzle of the weapon, and a television receiver (camera) mounted stationary opposite the screen of the simulator. When you press the trigger on the screen from a laser operating in a pulsed mode, a light spot is formed at the point of impact. Spot coordinates are determined using a camera.

Недостатком устройства является низкая точность из-за малой разрешающей способности телекамеры. Размеры поля регистрации (мишени) ограничены из-за ограниченного угла поля зрения телекамеры. Увеличение угла поля зрения приводит к увеличению погрешности (шага дискретизации). Кроме того, частота замеров равна частоте кадровой развертки (50 Гц) и недостаточна для измерений координат в момент спуска спускового крючка оружия. The disadvantage of this device is the low accuracy due to the low resolution of the camera. The dimensions of the registration field (target) are limited due to the limited angle of the field of view of the camera. An increase in the angle of the field of view leads to an increase in the error (discretization step). In addition, the measurement frequency is equal to the frequency of the vertical scan (50 Hz) and is insufficient for measuring coordinates at the moment of the trigger release of the weapon.

Задача изобретения заключается в устранении недостатков известных устройств путем создания оптико-электронной мишени стрелкового тренажера на базе серийных полупроводниковых приборов с высокой точностью измерения координат и малым временем между соседними измерениями при сохранении массогабаритных параметров оружия и минимальном ограничении подвижности обучаемого при стрельбе. The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the known devices by creating an optoelectronic target shooting simulator based on serial semiconductor devices with high accuracy of coordinate measurement and short time between adjacent measurements while maintaining weight and size parameters of the weapon and minimizing the mobility of the student when shooting.

Задача решается тем, что напротив экрана стационарно устанавливаются четыре фотоприемника, располагаемые за полосовыми диафрагмами и пирамидальными фоконами, используемыми для оптического усиления сигнала и выравнивания освещенности на чувствительных площадках фотоприемников с целью уменьшения влияния неравномерности чувствительности на точность измерений. Определение координат точки попадания основано на том, что при их изменении величины световых потоков, поступающих через фоконы на фотоприемники, пропорционально изменяются. The problem is solved by the fact that four photodetectors are installed stationary opposite the screen, located behind the strip diaphragms and pyramidal focons, which are used to optically amplify the signal and equalize the illumination on the sensitive areas of the photodetectors in order to reduce the effect of sensitivity non-uniformity on the measurement accuracy. The determination of the coordinates of the point of impact is based on the fact that when they change, the magnitudes of the light flux entering the photodetectors through the foci change proportionally.

На фиг. 1 изображена схема оптико-электронной мишени стрелкового тренажера. На фиг. 2, 3 приведены основные геометрические размеры для вывода уравнений мишени. На фиг. 4 изображен пирамидальный фокон. На фиг. 5, 6 показана схема расположения полосовых щелей диафрагмы относительно входных торцев фоконов для определения вертикальной координаты Y. Для координаты Z схема аналогична и получается из схемы фиг. 5, 6 поворотом на 90o.In FIG. 1 shows a diagram of an optoelectronic target of a shooting simulator. In FIG. Figures 2 and 3 show the basic geometric dimensions for deriving the equations of the target. In FIG. 4 depicts a pyramidal trick. In FIG. 5, 6 show the arrangement of the strip slits of the diaphragm relative to the input ends of the focons for determining the vertical coordinate Y. For the coordinate Z, the scheme is similar and is obtained from the scheme of FIG. 5, 6 by 90 ° .

Устройство содержит учебное оружие 1 со спусковым механизмом, снабженным контактом, замыкающим электрическую цепь при нажатии на спусковой крючок, лазерный излучатель 2, экран тренажера 3, на котором лазерным излучателем 2 формируется световое пятно 4, оптико-электронный приемник 5, усилители фототока 6, схемы фиксации максимального уровня сигнала 7, аналого-цифровые преобразователи 8, вычислитель (ЭВМ) 9, устройство отображения результатов выстрела (монитор) 10 и блок управления лазером 11. На фиг. 2, 3, 4 через L обозначено расстояние от оптико-электронного приемника 5 (полосовой диафрагмы 14) до экрана 3; 1 - расстояние между полосовой диафрагмой 14 и входным окном фоконов 13; α - угол наклона лазерного луча в вертикальной плоскости; 2hy, 2hz - размеры входного окна фокона; a, b - размеры выходного окна фокона. Фоконы обеспечивают сбор световых потоков на фотоприемниках, устанавливаемых вплотную к выходным окнам. Благодаря многократному внутреннему отражению от боковых стенок фокона входные лучи распределяются относительно равномерно по выходному торцу, что позволяет значительно уменьшить влияние неравномерности чувствительности по площадкам фотоприемников на точность определения координат. На схеме расположения фоконов 13 (фиг. 5, 6) для определения вертикальной координаты: 12 - фотоприемники (фотодиоды); 14 - диафрагма с полосовыми окнами Hy • Hz; 15 - лучи от светового пятна 4 с экрана 3 в случае расположения пятна в центре экрана, 16 - в случае расположения пятна у нижней границы экрана и 17 - у верхней границы экрана. Из фиг. 6 видно, что в случае расположения светового пятна в центре экрана световые потоки на фотоприемники одинаковы, в случае смещения светового пятна вниз световой поток на нижний фотоприемник пропорционально уменьшается, а на верхней - увеличивается. В случае смещения светового пятна вверх - наоборот.The device contains a training weapon 1 with a trigger equipped with a contact closing the electric circuit when the trigger is pressed, a laser emitter 2, a simulator screen 3, on which a light spot 4, an optoelectronic receiver 5, photocurrent amplifiers 6 are formed with a laser emitter 2, circuits fixing the maximum signal level 7, analog-to-digital converters 8, a computer (computer) 9, a device for displaying the results of a shot (monitor) 10 and a laser control unit 11. In FIG. 2, 3, 4 through L indicates the distance from the optoelectronic receiver 5 (band diaphragm 14) to the screen 3; 1 - the distance between the stripe diaphragm 14 and the input window of the foci 13; α is the angle of inclination of the laser beam in a vertical plane; 2h y , 2h z - dimensions of the input window of the focon; a, b - dimensions of the output window of the focon. Focons provide the collection of light fluxes on photodetectors installed close to the output windows. Due to the multiple internal reflection from the side walls of the focon, the input rays are distributed relatively evenly along the output end, which can significantly reduce the effect of non-uniformity of sensitivity over the areas of the photodetectors on the accuracy of determining the coordinates. On the arrangement of focons 13 (Fig. 5, 6) to determine the vertical coordinate: 12 - photodetectors (photodiodes); 14 - diaphragm with strip windows H y • H z ; 15 - rays from the light spot 4 from the screen 3 in the case of a spot in the center of the screen, 16 - in the case of a spot at the bottom of the screen and 17 - at the top of the screen. From FIG. Figure 6 shows that if the light spot is located in the center of the screen, the light fluxes to the photodetectors are the same, if the light spot moves downward, the light flux to the lower photodetector is proportionally reduced, and at the top, it increases. In the case of a shift of the light spot up - vice versa.

Согласно схеме фиг. 2, 3 напряжение u1 на выходе фотоприемника пропорционально засвечиваемой площади входного окна фокона S1, т.е.According to the circuit of FIG. 2, 3, the voltage u 1 at the output of the photodetector is proportional to the illuminated area of the input window of the focon S 1 , i.e.

u1 = kуkдES1 = kуkдE•2hz(hу-1•tgα). (1)
Аналогично для второго фотоприемника
u2 = kуkдES2 = kуkдE•2hz(hу+1•tgα). (2)
где kу - коэффициенты усиления усилителей фототока, kд - коэффициент чувствительности фотоприемников, E - освещенность площадок. Из (1), (2) имеем

Figure 00000002

Отсюда
Figure 00000003

Аналогичные зависимости координат светового пятна на экране от отношений разностей напряжений к суммам справедливо для второй пары фотоприемников по координате z.u 1 = k y k d ES 1 = k y k d E • 2h z (h y -1 • tgα). (1)
Similarly for the second photodetector
u 2 = k y k d ES 2 = k y k d E • 2h z (h y + 1 • tgα). (2)
where k y are the amplification factors of the photocurrent amplifiers, k d is the sensitivity coefficient of photodetectors, E is the illumination of the sites. From (1), (2) we have
Figure 00000002

From here
Figure 00000003

Similar dependences of the coordinates of the light spot on the screen on the ratio of voltage differences to the sums are valid for the second pair of photodetectors along the z coordinate.

Устройство работает следующим образом. Обучаемый или тренирующийся (стрелок) наводится на цель, изображаемую на экране тренажера 3 проекционной системой. При нажатии на спусковой крючок замыкается электрический контакт и на вход вычислителя 9 поступает сигнал "выстрел произведен". В ответ от вычислителя 9 поступает сигнал на блок управления лазером 11 и лазер 2 излучает короткий импульс, образуя на экране 3 в точке попадания 4 световое пятно. Излучение от пятна 4 засвечивает площади S1...S4 входных окон фоконов. С выходов фотоприемников сигналы поступают на усилители фототоков 6, а с их выходов - на входы схем фиксации максимальных величин сигналов 7. Эти амплитудные значения аналоговых сигналов цифроаналоговыми преобразователями 8 преобразуются в цифровую форму и вводятся в вычислитель 9, в котором осуществляется вычисление координат точки наведения. Результат выводится на монитор 10. По желанию пользователя на экране монитора показывается цель с точками попадания, высвечивается средняя точка попадания по нескольким выстрелам, дисперсия или другие параметры, принятые в наставлении по стрелковому делу для соответствующего вида оружия. The device operates as follows. The trainee or trainee (shooter) is aimed at the target displayed on the screen of the simulator 3 by the projection system. When you press the trigger closes an electrical contact and the input of the computer 9 receives the signal "shot fired". In response from the calculator 9, a signal is sent to the laser control unit 11 and the laser 2 emits a short pulse, forming a light spot on the screen 3 at the point of contact 4. The radiation from spot 4 illuminates the areas S1 ... S4 of the input windows of the focons. From the outputs of the photodetectors, the signals go to the amplifiers of the photocurrents 6, and from their outputs to the inputs of the circuits for fixing the maximum values of the signals 7. These amplitude values of the analog signals by digital-to-analog converters 8 are converted into digital form and entered into a calculator 9, in which the coordinates of the guidance point are calculated. The result is displayed on the monitor 10. At the request of the user, the target with the hit points is displayed on the screen of the monitor, the average point of hit for several shots, the dispersion or other parameters adopted in the manual on small business for the corresponding weapon are displayed.

Предложенная оптико-электронная мишень стрелкового тренажера построена на основе серийных полупроводниковых приборов имеет высокую точность и малое время между соседними измерениями, в ней сохранены массогабаритные параметры оружия и минимально ограничена свобода обучаемого при стрельбе. The proposed optoelectronic target of a shooting simulator built on the basis of serial semiconductor devices has high accuracy and short time between adjacent measurements, it retains the weight and size parameters of the weapon and minimizes the freedom of the learner when shooting.

Источники информации
1. А.с. N 225 331 (СССР). Способ слежения за источником светового излучения //В. Д. Зотов, Г. П. Катыс, Н.В. Кравцов, В.Б. Широков, по заявке N 111298/26-25 от 14.11.66. - Бюл. N 27, 1968.
Sources of information
1. A.S. N 225 331 (USSR). The method of tracking the source of light radiation // V. D. Zotov, G.P. Katys, N.V. Kravtsov, V.B. Shirokov, according to the application N 111298 / 26-25 from 11/14/66. - Bull. N 27, 1968.

2. А.с. N 213 231 (СССР). Способ слежения за источником светового излучения //Г. П. Катыс, В.Д. Зотов, по заявке N 1069106/26-25 от 24.03.66. - Бюл. N 7, 1969. 2. A.S. N 213 231 (USSR). The method of tracking the source of light radiation // G. P. Katys, V.D. Zotov, according to the application N 1069106 / 26-25 from 03.24.66. - Bull. N 7, 1969.

3. Патент N 2060437 C1, кл. F 41 G 3/26 (Россия). Стрелковый тренажер Кудрякова по заявке N 92006402/08 от 16.11.92, Бюл. N 14. 1996. 3. Patent N 2060437 C1, cl. F 41 G 3/26 (Russia). Shooting simulator Kudryakova on the application N 92006402/08 from 11.16.92, bull. N 14. 1996.

4. US patent 4583950 by James E. Schroeder "Light pen marksmanship trainer", Apr. 22, 1986 (прототип). 4. US patent 4583950 by James E. Schroeder "Light pen marksmanship trainer", Apr. 22, 1986 (prototype).

Claims (1)

Оптико-электронная мишень стрелкового тренажера, содержащая учебное оружие со спусковым механизмом, снабженным контактом, замыкающим электрическую цепь при нажатии на спусковой крючок, лазерный излучатель, установленный на дульном срезе оружия, экран, вычислитель и устройство отображения результатов выстрела, отличающаяся тем, что напротив экрана установлен оптико-электронный приемник, содержащий две пары полосовых диафрагм, фоконов и фотоприемников, расположенных под углом 90o друг к другу, выходы фотоприемников соединены с входами усилителей фототока, выходы которых соединены со входами схем фиксации максимального уровня сигнала, соединенных с аналого-цифровыми преобразователями, выходы которых соединены с входами вычислителя.Optoelectronic target of a shooting simulator containing a training weapon with a trigger equipped with a contact closing the electric circuit when the trigger is pulled, a laser emitter mounted on the muzzle of the weapon, a screen, a computer, and a device for displaying the results of the shot, characterized in that it is opposite the screen mounted opto-electronic receiver, comprising two pairs of bandpass diaphragms Fauconnier and photodetectors arranged at 90 o to each other, the outputs of photodetectors are connected to inputs preamplifier photocurrent outputs are connected to the inputs of circuits fixing the maximum level of the signal coupled to the analog-to-digital converters whose outputs are connected to inputs of the calculator.
RU99117070A 1999-08-02 1999-08-02 Opticoelectronic mark of shooting trainer RU2147112C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99117070A RU2147112C1 (en) 1999-08-02 1999-08-02 Opticoelectronic mark of shooting trainer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99117070A RU2147112C1 (en) 1999-08-02 1999-08-02 Opticoelectronic mark of shooting trainer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2147112C1 true RU2147112C1 (en) 2000-03-27

Family

ID=20223515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99117070A RU2147112C1 (en) 1999-08-02 1999-08-02 Opticoelectronic mark of shooting trainer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2147112C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2620744C2 (en) * 2015-08-03 2017-05-29 Фонд правовых и экономических исследований Device for a small arms firing instruction

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2620744C2 (en) * 2015-08-03 2017-05-29 Фонд правовых и экономических исследований Device for a small arms firing instruction

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4619616A (en) Weapon aim-training apparatus
US4923402A (en) Marksmanship expert trainer
US9897415B2 (en) Infrared-light and low-light two-phase fusion night-vision sighting device
US9127911B2 (en) Electro-optic system for crosswind measurement
US4195422A (en) System for simulating weapon firing
US5929444A (en) Aiming device using radiated energy
US6997716B2 (en) Continuous aimpoint tracking system
EP0344153A1 (en) Locating system.
US10222176B2 (en) Simulated gun shooting and target position sensing apparatus and method
CN208588275U (en) A kind of laser directly takes aim at mirror
SE427874B (en) DEVICE FOR DETERMINING, INDICATING AND RECORDING HOW A FORM WAS RELATIVELY OBTAINED AT A GIVEN POINT AT A GIVEN TIME OR DURING A SPECIFIC TIME INTERVAL
CN103759598A (en) Controllable infrared photoelectric detection target device and diction method thereof
US20170176143A1 (en) Photoelectric sighting device capable of performing 3d positioning and display of target object
US4923401A (en) Long range light pen
CN108731555A (en) A kind of projectile measurement system canopy of the heavens trigger device and its triggering method
CN110162735B (en) Ballistic trajectory calculation method and system based on laser ranging telescope
CN107990788B (en) Impact point positioning method for laser simulation precision shooting training
CN104422393B (en) Laser sensor measuring displacement
RU2147112C1 (en) Opticoelectronic mark of shooting trainer
RU2168145C2 (en) Shooting trainer with optoelectronic detector
TW200307805A (en) Target device and light detecting device
CN109556453B (en) Recording and analyzing system for ball firing process data and using method thereof
FI84753B (en) FOLLOW-UP FOR ANALYSIS AND ANALYSIS OF SKYTTEPROCESSEN.
RU2151361C1 (en) Shooting trainer coordinate transmitter
WO1996026410A1 (en) Displacement measurement apparatus and method