一种激光模拟射击中的光线检测方法及系统与流程

本发明申请涉及激光模拟射击，具体为一种激光模拟射击中的光线检测方法及系统。

背景技术：

1、在军事射击训练中，轻武器精度射击训练是射击训练的最基本项目，是每个士兵必须掌握的技能，也是各级院校国防教育中军事科目训练的基本内容。由于实弹射击训练对场地条件要求高，存在安全隐患，所以士兵大量采用模拟瞄准射击训练方式。在模拟射击训练中，主要采用空枪方式瞄准、击发，训练者不知道击发后状态，很难了解自己对训练技能的掌握情况。取而代之的可以采用发射激光的模拟射击方式，基于激光的轻武器模拟射击训练是一种有效的训练方式，具有安全、成本低、对训练场地要求不高等优点，可广泛应用于轻武器模拟射击训练。但设备要求激光聚焦性能好，在100米距离不散光，而且对激光光斑的定位检测至今依然是激光模拟射击自动报靶的关键技术和难题，现在还主要采用人工方式、光敏管阵列或与靶面相隔一段距离进行摄像机照排等方式，难于满足实际训练要求。

2、人工方式是在远端靶面处由人来确定射击激光光斑击中的位置并告诉射击者，效率低，应用不方便；光敏管阵列可以自动检测激光射击光斑的击中位置，但检测的靶面体积大，使用不方便，而且为保证检测精度，在500x500mm的靶面上采用大量的光敏管，使得成本高，检测电路复杂，定位精度差，设备笨重，一直难于推广应用。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明申请提供了一种激光模拟射击中的光线检测方法及系统，具备精准测量激光模拟射击中光线落点和修正光线等优点，解决了上述技术问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明申请提供如下技术方案：一种激光模拟射击中的光线检测系统，包括激光接收靶和激光发生枪，包括数据收集模块、数据计算模块、数据判断模块和数据输出模块；

5、所述数据收集模块包括激光发射数据采集单元和环境数据采集单元，所述激光发射数据采集单元用于采集激光模拟射击过程中激光发生枪射出激光的信号和激光接收靶处实时照射图像数据，所述环境数据采集单元用于采集射击时受到环境湿度影响导致的折射角θt和环境风速ft，所述数据收集模块将数据收集完成发送至数据判断模块中进行判断；

6、所述数据判断模块用于判断激光发射数据采集单元中接收的图像中是否存在脱靶的情况，若脱靶则将数据发送到数据输出模块中，若未脱靶则将数据发送至数据计算模块中进行计算；

7、所述数据计算模块包括激光照射点计算单元、激光偏移量计算单元和实际靶点计算单元，所述激光照射点计算单元用于对使用激光发生枪射出激光照射在激光接收靶上接收点的位置，并输出靶点的实时坐标，所述激光偏移量计算单元用于计算激光在实际环境中受到外界环境湿度影响导致的折射角θt产生的偏移量，并依据该偏移量对靶点实时坐标进行调整，所述实际靶点计算单元通过将调整后靶点的坐标转换为实际子弹在射击过程中受到外界环境风速ft影响后的坐标，所述数据计算模块在完成激光照射点计算单元、激光偏移量计算单元和实际靶点计算单元的计算后将数据发送至数据输出模块；

8、所述数据输出模块用于输出数据判断模块或数据计算模块的结果。

9、作为本发明申请的优选技术方案，所述数据判断模块判断激光发射数据采集单元中接收的图像中是否存在脱靶的情况的具体步骤如下：

10、a1、接收到激光发生枪射出激光的信号后记录时刻t的激光接收靶处图像数据；

11、a2、统计该时刻t的时候激光接收靶处颜色变化个数，并将相邻且变化后颜色相同的像素点作为一个聚类集，并将所有的聚类集进行存储；

12、a3、对存储的聚类集进行计算，判断是否存在脱靶情况。

13、作为本发明申请的优选技术方案，所述步骤a2中判断变化后颜色相同的像素点的计算表达式如下：

14、

15、其中，δe表示相邻像素点的色度差，ai和bf以及ai+1和bi+1分别表示第i个像素点和第i+1个像素点的色度坐标，当δe＞e0时则判断其不为同一聚类。

16、作为本发明申请的优选技术方案，所述步骤a2中所有的聚类集的表达式如下：

17、{s1,...，sm}

18、

19、其中，s1，...，sm分别表示m个聚类集中像素点所占整体像素点的比例，s0表示像素点总个数，qm表示第m个聚类集中像素点的个数。

20、作为本发明申请的优选技术方案，所述步骤a3中判断是否存在脱靶情况的表达式如下：

21、max{s1，...，sm}＜smin，gb

22、其中，max{s1，...，sm}表示聚类集{s1，...，sm}中取最大的一个聚类集，smin，gb表示靶点照射的像素点占整体像素点的比例，若max{s1，...，sm}＜smin，gb成立则说明脱靶，若max{s1，...，sm}＜smin，gb不成立则说明未脱靶。

23、作为本发明申请的优选技术方案，所述激光照射点计算单元计算的具体步骤如下：

24、b1、选取数据判断模块中最大的聚类集作为靶点；

25、b2、同时以时刻t的激光接收靶处图像数据中心点作为靶点坐标(x1，y1)，并计算实际位置r1，具体表达式如下：

26、

27、其中，r1表示激光接收靶处中心的实际距离，x1，y1表示靶点坐标。

28、作为本发明申请的优选技术方案，所述激光偏移量计算单元的具体步骤如下：

29、c1、依据环境湿度影响导致的折射角θt计算光线偏移距离l，具体表达式如下：

30、l＝ltanθt

31、其中，tanθt表示折射角θt的正切值，l表示激光接收靶和激光发生枪之间的距离，l表示偏移距离；

32、c2、并计算修正后的实际位置r2，具体表达式如下：

33、r2＝r1-l

34、其中，r2表示修正后的实际位置，r1表示激光接收靶处中心的实际距离，l表示偏移距离。

35、作为本发明申请的优选技术方案，所述实际靶点计算单元计算的具体步骤如下：

36、d1、计算由于风速影响带来的水平偏移量，具体表达式如下；

37、

38、其中，δx表示水平偏移量，ft表示风速，l表示激光接收靶和激光发生枪之间的距离，vj表示第j种弹药的飞行速度。

39、d2、计算风速偏移后的实际位置r3，具体表达式如下：

40、

41、其中，δx表示水平偏移量，r3表示风速偏移后的实际位置。

42、作为本发明申请的优选技术方案，所述激光照射点计算单元、激光偏移量计算单元和实际靶点计算单元分别依据其实际位置r1、修正后的实际位置r2和风速偏移后的实际位置r3输入到数据输出模块中进行判断，并输出具体得分，其中具体输出得分为：判断r1、r2、r3对应激光接收靶上不同比分环的半径区间，若处在比分环的半径区间则输出对应比分。

43、本发明申请还提供一种激光模拟射击中的光线检测方法，使用了上述的一种激光模拟射击中的光线检测系统，包括以下步骤：

44、s1、数据收集模块采集激光模拟射击过程中激光发生枪射出激光的信号和激光接收靶处实时照射图像数据和射击时的环境湿度影响导致的折射角θt和环境风速ft；

45、s2、数据判断模块判断激光发射数据采集单元中接收的图像中是否存在脱靶的情况，若脱靶则将执行步骤s4，若未脱靶执行步骤s2；

46、s3、数据计算模块计算激光发生枪的实际位置r1、激光发生枪折射修正后的实际位置r2和换算成风速偏移后的实际位置r3，并通过数据输出模块输出具体得分；

47、s4、数据输出模块输出脱靶。

48、与现有技术相比，本发明申请提供了一种激光模拟射击中的光线检测方法及系统，具备以下有益效果：

49、1、本发明申请通过对光线落点位置进行判断，同时采集射击时的环境湿度影响导致的折射角θt和环境风速ft，之后使用激光发生枪射出激光照射在激光接收靶上接收点的位置，并输出靶点的实时坐标、受到湿度影响导致的修正后的实际位置和换算成子弹后，受风速影响的实际位置，在算后将数据发送至数据输出模块，输出其对应的位置，并依据激光接收靶不同环半径阈值来确定得分，从而为射击训练提供稳定的数据支撑。

50、2、本发明申请通过计算公式来判断激光照射是否脱靶，来确定是否进行下一步的运算，既节约了运算资源，同时对射击训练过程中提供稳定的指标。