[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

说明书

技术领域

本发明属于基于位置的服务领域，尤其涉及一种基于声音的投掷物自动系统及报靶方法。

背景技术

目前国内外民用及军用自动报靶系统，大多数是针对轻型武器的射击靶，且绝大部分仅适用于室内环境。针对武警手雷训练而设计的自动报靶系统，国内外媒体及期刊文献均未见报道，尚属空白。与射击靶的自动报靶系统所不同的是，手雷训练的靶场无固定目标，一般为地面标志物或标志区域，且使用训练仿真弹，无法留下明显的弹坑或弹眼等明显标志痕迹。同时，对于硬质训练场地，仿真手雷着地反弹会带来跳动，投掷完成后的观测弹着点并非其真实位置。这些都为测定手雷落点带来了巨大的挑战。手雷训练中多采用人工报靶的形式，存在诸多缺点，如工作量大、安全性低、报靶误差度较大、报靶率低等。

目前国内外的射击靶自动报靶系统，从技术种类可以分为基于图像处理技术的自动报靶系统、光电类自动报靶系统、双层点击短路采样系统等。而将射击靶自动报靶技术应用到手雷投掷训练自动报靶中，均存在一定的局限性。双层电极短路采样系统，即电子地毯，在靶场面积较大时，其重量较大，不便于快速部署，且经训练手雷反复撞击后，容易发生线路损坏，维护成本较高。光电定位坐标技术需要大量的光电传感器，安装和使用成本都很高，且要求靶场平整度较高，场地适应性较差，不方便部队的野外机动训练。基于图像的自动报靶系统，需要对摄像头位置进行标定后才能使用，并且为了获取较高的报靶精度，摄像头位置需要架设在较高的位置，体积也较大，容易在训练中被击中而发生损毁。同时，对于硬质地面，由于无法留下明显的弹着点，这为图像识别带来了很大的困难，而对于沙质地面，其识别难度会更高，成本也会急剧升高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于声音的投掷物自动系统及报靶方法，报靶精度高、响应速度快，并具有适应能力强、携带轻便、布设快捷、抗干扰能力强、成本低、功耗低和信息化程度高等特点，可以显著提高武警部队日常训练以及复杂场景的训练效率及训练效果。具体技术方案如下：

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。

进一步地，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。

进一步地，所述的正多边形为正三角形、正方形、五边形、六边形。

进一步地，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。

一种采用上述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；