本發(fā)明涉及報靶系統(tǒng)，尤其涉及一種無線自動語音報靶系統(tǒng)。

背景技術：
目前,在部隊射擊訓練、考核和比賽中,示靶、檢靶和成績記錄主要依靠人工完成,這種做法不但效率低、可靠性差,而且存在安全隱患人力資源浪費的不足，人工成本極高。不但很大程度上影響報靶的結果，判靶效率低，而且不利于射擊者準確地了解自己的成績，不利于打靶水平的提高。傳統(tǒng)人工報靶主要有四個方面的不足具體表現為：1）依賴于報靶者的判靶經驗，效率比較低，人工成本高。2）當靶板上彈著點多時，報靶員很難識別新舊彈孔，報靶誤差極大，直接影響射擊訓練質量。3）射擊未完全結束時，補靶員現身靶壕外或在補靶員察看靶板報靶和補靶時，射擊位管理者若稍有疏忽，就易出現槍支走火，造成人員傷亡，安全隱患極大。4）容易出現弄虛作假的現象。自動報靶是隨著現代科學技術的巨大進步發(fā)展起來的新型報靶技術。目前，我軍的射擊訓練器材性能情況還很落后，大多數是人工報靶，少數是自動報靶系統(tǒng)。其主要原因是:1、自動報靶系統(tǒng)科技含量高，成本相對較高;2、目前國內的自動報靶系統(tǒng)技術不夠成熟，系統(tǒng)環(huán)境適應性差、性能單一，不能滿足部隊訓練需求;3、少數模擬訓練系統(tǒng)，只能進行模擬訓練，不能實行實彈射擊，訓練質量難以保證。因此，射擊訓練器材應重點放在真正實用的“靶場射擊訓練無線自動報靶系統(tǒng)”的研發(fā)上。國內大部分研究目前仍然只停留在理論層面上，并沒有真正的符合市場需求的產品問世。為適應科技強軍的需要，國內有許多單位對此進行研究，相繼開發(fā)出多類射擊自動報靶系統(tǒng)：1、雙層電極短路采樣系統(tǒng)；2、半導體電子靶系統(tǒng)；3、基于圖像處理的報靶系統(tǒng)；4、超聲定位自動報靶系統(tǒng)；5、激光自動報靶系統(tǒng)；6、電極短路采樣系統(tǒng)。以上幾種報靶系統(tǒng)均存在的很多問題，電極短路采樣系統(tǒng)報靶著彈率太低，無法滿足訓練和比賽的需求。半導體電子靶系統(tǒng)設計簡單，維護簡便，有較高的報靶精確度，但是由于價格過于昂貴，無法大范圍推廣和規(guī)模化生產?；趫D像處理的報靶系統(tǒng)實現功能簡單，報靶公正，但是報靶的精度低，并不能夠實現同步實時報靶，相應過慢。超聲定位自動報靶系統(tǒng)對環(huán)境適應度高，能夠在黑暗和電磁干擾等復雜環(huán)境中使用，有足夠的報靶精度可以大范圍推廣。激光自動報靶系統(tǒng)是目前報靶精度最好的，零耗材使用的，滿足報靶精度和效率的條件，就是其成本略高，相信隨著使用時間的增加，零耗材的使用會使得其更利于訓練和比賽。

技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于光電靶心的無線自動語音報靶系統(tǒng)。本發(fā)明采用的技術方案是：無線自動語音報靶系統(tǒng)，包括光電靶，該光電靶包括靶框、以及設置在靶框內的靶芯，該靶芯包括依次電性連接的光電矩陣模組、數據采集模塊、數據處理模塊、無線發(fā)射模塊，所述光電矩陣模組由設置在靶框內側X軸、Y軸方向上的N對發(fā)射管和接收管組成；報靶顯示系統(tǒng)，該報靶顯示系統(tǒng)包括無線接收模塊、計算機處理模塊、顯示模塊、語音模塊，該無線接收模塊用于接收所述無線發(fā)射模塊發(fā)送的打靶數據，并反饋給計算機處理模塊去識別處理，計算機處理模塊用于控制顯示模塊進行彈點模擬以及驅動語音模塊進行語音報靶。其中，所述發(fā)射管為激光二極管或發(fā)光二極管，所述接收管為光敏二極管。進一步，所述靶框為防彈鋼材制作的保護外框，該保護外框表面貼有橡膠層。進一步，所述靶框背面固定有靶紙，該靶紙為人形靶或胸環(huán)靶。進一步，所述光電靶還包括支撐柱、底座，該支撐柱底部固定在底座、頂部與靶框固定，底座下設置有四個帶限位機構的萬向輪。進一步，所述底座還設置有兩個可拆卸安裝的地釘。進一步，所述報靶顯示系統(tǒng)還包括與計算機處理模塊連接的數據存儲模塊。本發(fā)明的有益效果：1）傳統(tǒng)報靶系統(tǒng)在靶上加裝電子感應器件，極易被子彈打壞，而造成誤報、頻繁更換靶紙，后期使用維護成本極高。本發(fā)明采用無線自動語音報靶系統(tǒng)，長期不用更換靶紙，延長了靶紙的射擊使用壽命。2）傳統(tǒng)的報靶系統(tǒng)需要在靶場鋪設多根數據傳輸線，對靶場的環(huán)境要求極高，且線路維護難度大。本發(fā)明“無線自動語音報靶系統(tǒng)”采用數字無線發(fā)射接收信號數據，對靶場場地沒有要求，無需架設線路，具有極高的穩(wěn)定性、可靠性，大大降低了維護成本。3）本發(fā)明“無線自動語音報靶系統(tǒng)”采用語音集成模塊，通過計算機解算編程，實現自動語音報靶，減少了人工報靶的誤差和保障了報靶人員的生命安全。附圖說明下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做進一步的說明。圖1是本發(fā)明無線自動語音報靶系統(tǒng)的原理圖；圖2是本發(fā)明光電靶的裝配圖；圖3是本發(fā)明光電靶的分解圖；圖4是本發(fā)明光電矩陣模組的示意圖；圖5是本發(fā)明報靶顯示系統(tǒng)的工作流程圖。具體實施方式如圖1所示，為本發(fā)明無線自動語音報靶系統(tǒng)，主要由光電靶1、報靶顯示系統(tǒng)2等兩大部分組成，其中：光電靶1包括靶框10、以及設置在靶框10內的靶芯20，該靶芯20包括依次電性連接的光電矩陣模組11、數據采集模塊12、數據處理模塊13、無線發(fā)射模塊14，所述光電矩陣模組11由設置在靶框10內側X軸、Y軸方向上的800對發(fā)射管和接收管組成；報靶顯示系統(tǒng)2包括無線接收模塊21、計算機處理模塊22、顯示模塊23、語音模塊24，以及與計算機處理模塊22連接的數據存儲模塊25，該無線接收模塊21用于接收所述無線發(fā)射模塊14發(fā)送的打靶數據，并反饋給計算機處理模塊22去識別處理，計算機處理模塊22用于控制顯示模塊23進行彈點模擬以及驅動語音模塊24進行語音報靶，數據存儲模塊25用于實時接收并按比賽規(guī)則記錄、匯總各個運動員的比賽成績和累計成績。此外，光電靶1與報靶顯示系統(tǒng)2各自帶有供電模塊，由于供電部分為常規(guī)技術，不屬于本技術方案的保護點，因此圖中未示出。如圖2、圖3所示，光電靶1除了包括靶框10與靶芯20，還包括靶紙40、支撐柱50、底座60，靶紙40固定在靶框10背面，靶紙40為常用的人形靶或胸環(huán)靶，支撐柱50底部固定在底座60、頂部與靶框10固定，起到固定靶芯高度的作用，當然，支撐柱50也可采用伸縮桿，從而能根據需要調整靶芯高度，為了便于移動與運輸，底座60下設置有四個帶限位機構的萬向輪70，限位機構可鎖緊萬向輪70，防止射擊時光電靶1移動，此外，底座60還設置有兩個可拆卸安裝的地釘80，利用地釘80與地面固定，可以使得本技術方案的光電靶1適用于不平整的地形，比如山地。由于靶芯20四周密集安裝800只發(fā)光二極管，800只光敏二極管，當實彈射擊訓練時，如果子彈打中靶芯20邊框，子彈會射穿靶框，破壞光電二極管，使該組二極管不能正確反映射擊位置而發(fā)生錯報、誤判。因此，靶框10為防彈鋼材制作的保護外框，該保護外框表面貼有約50mm厚的橡膠層30，當子彈射擊靶框10時，橡膠層30會產生一定緩沖作用，并防止子彈反彈，造成不必要的誤傷。本系統(tǒng)對光束的準直性和橫截面積有較高要求，因為在靶芯20的邊框上需要安裝X、Y方向各數百個發(fā)光元器件，這就要求器件體積小，且光束、光斑小。紅外激光二極管具有這樣的特性，利用激光二極管和透鏡組合構成發(fā)射裝置,可以達到理想的效果?？紤]到高精度的紅外激光二極管成本較高，也可以采用普通、價廉的發(fā)光二極管來代替，可以降低成本，根據客戶的需求而定。如圖4所示，為光電矩陣模組21的網狀結構，將靶紙40置于網狀結構后方并與之同軸,當子彈穿越激光網絡,并打破網狀結構時,會阻斷相應位置處X、Y兩個方向上各四路激光(x,y)坐標,從而使接收管(光敏二極管)開關狀態(tài)發(fā)生變化。通過對光敏二極管開關狀態(tài)進行編碼,便可將子彈穿過時對應的光敏二極管狀態(tài)進行記錄,利用單片機對該信號進行處理,便可得到彈著點的坐標和環(huán)數。無線報靶系統(tǒng)是在靶體的四周以垂直方向和水平方向對應安裝兩套八排高靈敏度的光電收發(fā)裝置(發(fā)光二極管)。這兩組排列密集的發(fā)光器件所發(fā)出的光線將靶劃分為矩陣式的網格狀。每個小網格對應著靶上的一個方形區(qū)域。每一組垂直方向和水平方向光電器件編號的組合，就是靶上對應點的坐標。在每組相鄰的光電器件間距小于子彈直徑的情況下，每次彈丸通過靶體的瞬間，都會在垂直方向和水平方向上切斷至少四根的光線，光線的明暗變化又使感光器件的電氣參數(如輸出電平)發(fā)生變化。這樣，就可以通過單片機等可編程設備來收集這些感光器件的編號，形成彈著點坐標，然后再通過查表等方式獲取彈著點的數。采用高性能二極管，通過橫向400個和縱向400個二級管組成的光網，組成160000個像素的光矩陣，每個區(qū)域里面都對應虛擬坐標的位置。采用自己獨立研發(fā)的核心算法軟件，迅速識別出實際位置與虛擬位置的對應規(guī)則，將打靶數據及時，準確的反饋給射手。我們知道，95式自動步槍的連發(fā)速率低于800發(fā)/min,而一般槍械的連發(fā)速率為1000發(fā)/min，即彈頭著靶時間間隔約為60ms。該自動報靶系統(tǒng)進行數據采集的時序間隔在10S-600ms范圍內連續(xù)可調。因此，在時間間隔上完全可以分辨出連發(fā)射擊時子彈的先后順序，并可以實現依次進行數據采集。為排除昆蟲等干擾物對數據采集的影響，將收發(fā)陣列中激光發(fā)射器和接收器配對所對應的X軸、Y軸在Z軸（即子彈飛來的方向）錯開約40mm左右的距離安裝，干擾物運動速度相比子彈低很多，則根據X軸和Y軸上光電二極管同時持續(xù)發(fā)生信號變化的時間來辨別干擾物是否存在，我們在軟件的時間處理中，對此類時間特征進行甄別，從而將著彈點與外界干擾物進行區(qū)分識別處理，解決了誤報、錯報的問題。整個系統(tǒng)非常簡潔，模塊化設計易于調試，要注意的是靶上光電轉換電路的調試，因為光電二極管、光敏二極管數量較多，各有800個制作印制電路板上密集串聯(lián)起來，為抗自然光干擾，光敏二極管安裝位置凹入框架里面一點。該系統(tǒng)要求光電二極管能夠檢測到子彈快速遮擋光路這一動作,這主要由光電二極管的響應時間決定。通常彈頭的典型長度大于1cm，彈速的典型值為1000m/s，因此，被遮擋光路的有效長度大于5mm，由此得出子彈遮擋光路的時間大于5ms，普通光電二極管的響應時間小于0.1ms即可以滿足測量要求?？梢姡瞻l(fā)光電陣列有足夠的響應時間來捕捉射出的子彈影像。該系統(tǒng)無線發(fā)射模塊14的發(fā)射原理為：將彈頭穿過光電列陣的X、Y軸坐標，將對應的光電阻斷信號坐標經過光電轉換編碼處理，可以在連發(fā)射擊時得到每發(fā)著彈的彈著點數據，采集到的陣列數據通過433MHz的串行無線數傳模塊來進行傳輸，該模塊可實現雙向收發(fā)，傳輸距離在1Km以上，可滿足野外實彈射擊時對射擊傳輸的要求。另一端接收原理為：當后端無線接收模塊21接收到前端射擊后給出的坐標信號后，軟件將自動解算這一信號，并將在計算機的顯示屏上還原出坐標彈著點位置。如圖5所示，本系統(tǒng)主要解決的問題在于如何把靶中的光電位置信號數據轉換為顯示數據以及相應的錄制好的語音段的地址，由于此二者間沒有直接可描述的函數關系，故采用結構表格的方式，然后用查表的方法實現數據的轉換，驅動顯示與語音芯片，報靶軟件基于SQLServer2005數據庫軟件開發(fā)，能夠實現射擊數據的綜合管理，提供精確報靶顯示、數據統(tǒng)計、歷史數據查詢、數據分析等功能，能夠有效提高射擊訓練的效率。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)先實施方式，本發(fā)明并不限定于上述實施方式，只要以基本相同手段實現本發(fā)明目的的技術方案都屬于本發(fā)明的保護范圍之內。