[发明专利]一种基于声音的投掷物自动报靶系统及报靶方法

权利要求书

1.一种基于声音的投掷物自动报靶系统，其特征在于，所述系统包括目标靶、声音采集节点、无线网络、无线网关节点以及系统终端，其中：

所述目标靶由不少于4块的相同尺寸正多边形空心板组成，所述的空心板的一面或两面绘制相同的图案，使得所有的空心板拼接成一个靶标图案；所述目标靶用于作为训练手雷/手榴弹等投掷物投掷训练中的靶标，同时对投掷物落点声音进行增强，并限定落点声音的频谱范围；

所述声音采集节点包括微处理单元、声信号传感器、信号采集模块、存储单元、无线通信模块及电源模块；所述声音采集节点安装于所述目标靶的四周，用于监测和采集目标靶区域的碰撞声音，并对碰撞事件进行落地时刻估计，并将估计结果通过无线网络传输至无线网关节点；

所述无线网络用于传输系统控制指令，以及各声音采集节点落地时刻估计结果传输；

所述无线网关节点与所述系统终端相连接，向所述无线网络转发来自所述系统终端的系统控制指令，并向所述系统终端转发来自所述无线网络的落地时刻估计结果；所述无线网关节点包括微处理单元、串口通信模块、无线通信模块以及电源模块；

所述系统终端安装有上位机软件，用于控制系统运行，并接收各声音采集节点落地时刻估计结果，进而计算到达时间差，并利用基于最小二乘的到达时间差定位算法对有效事件进行定位及显示。

2.如权利要求1所述的基于声音的投掷物自动报靶系统，所述的正多边形空心板选自木板、塑料板或金属板中的一种。

3.如权利要求1所述的基于声音的投掷物自动报靶系统，所述的正多边形为正三角形、正方形、五边形、六边形。

4.如权利要求1或2所述的基于声音的投掷物自动报靶系统，所述系统控制指令包括系统运行、系统暂停、系统停止和时钟同步。

5.一种采用权利要求1-4中任一项所述的基于声音的投掷物自动系统的报靶方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：利用至少4块正多边形空心板拼接成投掷目标靶，并在目标靶四周布设声音采集节点，并建立相对位置坐标系，测量并记录各声音采集节点的坐标值；布设无线网关节点，并通过无线网关节点组建无线网络；

步骤2：系统终端的上位机软件记录步骤1中声音采集节点的坐标值以建立相对位置坐标系；系统终端通过串口通信模块向无线网关节点发送系统控制指令；

步骤3：无线网关节点接收到步骤2中系统终端的系统控制指令后，对其进行解析并封装成数据帧，通过步骤1中所搭建的无线网络，对系统进行广播；各声音采集节点在接收到运行命令后，打开声信号传感器开始采集声信号，并开启信号处理流程，对所有采集到的声音事件进行识别、落地时刻估计；各声音采集节点将本机ID、目标落地时刻及本地时间戳封装成数据帧，并把采集到的原始数据存储至本地存储单元；

步骤4：声音采集节点通过步骤1所搭建的无线网络，将步骤3中得到的由本机ID、目标落地时刻及本地时间戳封装成的数据帧发送至无线网关节点；无线网关节点通过串口通信模块将其转发给系统终端；

步骤5：系统终端的上位机软件通过步骤4接收的各声音采集节点所得到的目标落地时刻估计结果及本地时间戳信息，进而计算到达时间差TDOA，并利用基于最小二乘的到达时间差定位算法对有效事件进行定位及显示。

6.根据权利要求5所述的报靶方法，所述的步骤3中的声音采集节点的本地时间戳信息由其内部的定时器提供；所述的系统控制指令包括系统运行、系统暂停、系统停止和时钟同步，各声音采集节点在接收到系统暂停指令后，关闭声信号传感器及声信号处理流程；各声音采集节点在接收到系统停止指令后，关闭声信号传感器及声信号处理流程，关闭本地存储单元存储；各声音采集节点在接收到系统时钟同步指令后，将本地计时器中的数值置零。