固定靶标系统及模拟射击、被命中声效和运动目标的方法与流程

本发明涉及固定靶标系统及模拟射击、被命中声效和运动目标的方法。

背景技术：

1、目前部队进行实弹射击训练最常用的靶标系统为不能移动的固定靶标，与移动靶标系统相比，其优点是结构简单、成本低，缺点是不能像移动靶标系统一样模拟目标的运动过程，战士只能用其进行简单的射击技能训练，而不能够用其开展较为复杂的战术训练。

2、固定靶标系统通常的使用方法是按训练方案显示靶面一段时间，战士发现靶面后，立即使用武器对靶面进行射击。如果在显靶时间内靶标被命中，则通过检靶设备检测出靶标被命中的部位，隐靶表示靶标被命中，并计入战士的射击成绩；如果在显靶时间内未被命中，靶标也会自动隐靶，表示已经丧失射击时机。

3、固定靶标显靶过程通常模拟的是实战中敌方装备出现在战士的视野中，战士可以发现目标并使用武器对其进行攻击。固定靶标隐靶过程通常模拟的是敌方装备被击毁或消失在视野中。如果敌方装备被击毁，此时战士无需继续攻击。如果敌方装备从视野中消失，此时战士将无法继续攻击。

4、这种固定靶标系统存在以下严重不足：

5、在实战中，坦克、装甲车等重型装备从远处或隐蔽处行驶至战士可见范围内会有较长一段时间的行驶过程，由于坦克和装甲车防护装甲厚，自重大，发动机的功率很大，其行进过程中发动机轰鸣声和履带行驶的声音很大，往往在数公里以外就能被听到。目前现有固定靶标系统的显靶过程无声无息，会突然出现在战士的视野中，与实战差异很大。

6、在实战中，战士应根据各目标的威胁程度及距离远近选择射击目标的次序。通过识别敌方装备的发动机声音和行驶声音来判断装备的类型、距离远近及威胁程度是一种有效的手段。而在使用多个固定靶标进行战术射击训练时，靶标会根据预设方案进行显靶和倒靶。由于现有的固定靶标系统显靶过程非常突然，且无声无息，参训战士无法及时准确判断各靶标所模拟目标的类型、远近和威胁程度，也就无法正确选择射击目标的次序，因此严重影响了战术训练的效果。

7、此外，为了模拟敌方装备的火力效果，通常会在靶标上安装模拟武器，通过发射激光或数字弹药对参训战士进行反向攻击，使参训战士在对目标进行射击的同时，必须采取相应的战术动作以避免自身伤亡。但是由于靶标安装的模拟武器在射击时无声无息，参训战士不能像实战一样听到子弹发射、炮弹发射的爆炸声，也就不能够及时根据声音判断自身是否受到攻击以及攻击方向来自哪里，因此无法及时发现显示的靶标并对其进行射击，使得实弹射击训练与实际战场严重不符，影响对抗训练的效果。

技术实现思路

1、发明目的：本发明目的在于解决现有固定靶标系统显靶和进行反向攻击时无声无息，战士无法通过识别靶标所模拟的敌方装备的发动机声音和行驶声音来判断装备的类型、距离远近及威胁程度，也无法根据子弹发射、炮弹发射的爆炸声判断自身是否受到攻击以及攻击方向的问题，以及现有固定靶标系统无法模拟运动目标的问题。

2、为了实现本发明目的，本发明公开了一种固定靶标系统，包括固定靶标、靶标信息发送通信设备、声效模拟器；

3、所述固定靶标包括靶面和控制装置；

4、所述靶面用于模拟固定靶标模拟对象的外形特征；

5、所述控制装置具备运行控制、检靶、武器发射3种功能中的任意一种或任意两种或三种；

6、所述运行控制功能能够控制靶面的可视面积；

7、所述检靶功能用于检测靶面被命中情况；

8、所述武器发射功能用于模拟固定靶标模拟对象的射击行为；

9、所述靶标信息发送通信设备用于将固定靶标模拟对象的运行信息、或射击信息、或被命中信息发送出去；

10、所述声效模拟器安装在人员身上，能够接收靶标信息发送通信设备发送的信息，并模拟固定靶标模拟对象的运行声效、或武器射击声效、或被命中的声效。

11、所述声效模拟器包括声效合成模块、靶标信息接收通信设备、人体头部姿态测量装置、人员定位模块和立体声音频播放设备；

12、所述声效合成模块与靶标信息接收通信设备、人体头部姿态测量装置、人员定位模块、立体声音频播放设备电性连接；

13、所述靶标信息接收通信设备用于接收靶标信息发送通信设备发送的信息；

14、所述人体头部姿态测量装置用于实时测量参训人员头部的姿态；

15、所述人员定位模块用于输出参训人员当前的地理坐标信息；

16、所述声效合成模块包括微处理器b、输入数据接口、输出数据接口；所述输入数据接口用于接收靶标信息接收通信设备、人体头部姿态测量装置、人员定位模块输入的信息；所述微处理器b根据输入数据接口接收到的输入信息，结合参训人员当前的地理坐标、头部的姿态、左耳和右耳在头部的位置，分别计算出左耳和右耳与固定靶标模拟对象之间的模拟距离，再根据声音的传播速度和与距离相关的声强衰减率，将固定靶标模拟对象的运行声音或武器射击声音或被命中声音根据左耳和右耳距固定靶标模拟对象的模拟距离分别进行延迟和音量调节，合成左声道音频流和右声道音频流，通过输出数据接口输出至立体声音频播放设备的左声道和右声道。

17、所述固定靶标模拟对象的运行声效包括模拟对象的发动机工作声音、或行驶声音。

18、所述控制装置实施运行控制功能时，在控制装置中存入运动轨迹坐标，根据运动轨迹实时计算出固定靶标模拟对象与参训人员之间的模拟距离；所述控制装置通过控制靶面的可视面积，使参训人员观察到的靶面外形大小与参训人员距固定靶标模拟对象的模拟距离处观察到模拟对象的外形大小近似；所述声效模拟器根据运动轨迹坐标和参训人员的坐标，生成固定靶标模拟对象的运行声效。

19、固定靶标的模拟对象的运动轨迹为从预设的虚拟出发点行驶至虚拟终点的路径，所述路径按设定的时间间隔离散化，获得与时间对应的坐标点的集合为模拟对象的运动轨迹坐标。

20、进一步地，本发明还提供了固定靶标系统模拟运动目标的方法，所述方法基于所述固定靶标系统实现，包括以下步骤：

21、步骤a1、预先采集固定靶标各种模拟对象的运行声音，记录采集音频时采集设备与模拟对象的距离rc，将采集的真实音频作为标准运行音源存入声效合成模块；

22、步骤a2、预先在固定靶标中存入模拟对象的运动轨迹坐标；

23、步骤a3、训练开始后，固定靶标以时间周期t为间隔，根据模拟对象的运动轨迹时间轴，通过靶标信息发送通信设备将模拟对象当前的坐标发送出去，并根据模拟对象的坐标和射击区域的坐标，计算出固定靶标模拟对象与射击区域的模拟距离；如果此时固定靶标的模拟对象在射击区域的参训人员的可视范围内，根据固定靶标模拟对象与射击区域的模拟距离控制显靶时的靶面可视面积；如果此时固定靶标的模拟对象不在参训人员的可视范围内，固定靶标为隐靶状态；

24、步骤a4、所述声效合成模块获取参训人员的实时地理坐标信息、固定靶标的模拟对象的实时地理坐标信息，实时计算出固定靶标的模拟对象与参训人员的模拟距离；

25、步骤a5、所述声效合成模块根据人体头部姿态信息、左耳和右耳在头部的位置、人员定位模块相对于头部的位置、固定靶标模拟对象与参训人员的模拟距离，分别实时计算出左耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rl、右耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rr；

26、步骤a6、所述声效合成模块根据声音在空气中的传播速度c、左耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rl、右耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rr，实时计算出固定靶标模拟对象的运行音源到达左耳的时间tl、运行音源到达右耳的时间tr；；

27、步骤a7、真实音频采集点与固定靶标模拟对象的距离rc已知，左耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rl、右耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rr已知，所述声效合成模块根据声强与距离关系计算出固定靶标模拟对象的运行音源到达左耳时声强的衰减值dl、运行音源到达右耳时声强的衰减值dr；

28、步骤a8、根据固定靶标模拟对象的属性，所述声效合成模块选择对应的运行音源，将对应的运行音源根据声音到达左耳的时间tl进行延时，根据声音到达左耳时声强的衰减值dl进行音量衰减，生成左耳音频流；将对应的运行音源根据声音到达右耳的时间tr进行延时，根据声音到达右耳时声强的衰减值dr进行音量衰减，生成右耳音频流；

29、步骤a9、所述声效合成模块将合成后的左耳音频流和右耳音频流输出至立体声音频播放设备的左声道和右声道，持续时间为t；

30、步骤a10、重复步骤a3至步骤a10，直至固定靶标的靶面被命中或训练停止；

31、步骤a11、如果固定靶标的靶面被命中，控制固定靶标隐靶、或停止运动，并记录命中部位。

32、进一步地，本发明还提供了固定靶标系统模拟射击声效的方法，所述方法基于所述固定靶标系统实现，包括以下步骤：

33、步骤b1、预先采集固定靶标各种模拟对象的武器射击声音，记录采集音频时采集设备与模拟对象的距离rc，将采集的真实音频作为标准射击音源存入声效合成模块；

34、步骤b2、根据预先在固定靶标中存入的模拟对象射击时刻的坐标信息，或根据射击时刻和模拟对象的运动轨迹坐标，获得射击时刻的坐标信信息；

35、步骤b3、训练开始后，在射击时刻通过靶标信息发送通信设备将模拟对象射击时刻的坐标信息和武器射击的属性信息发送出去；

36、步骤b4、所述声效合成模块获取参训人员的实时地理坐标信息、固定靶标的模拟对象的射击时刻的地理坐标信息，实时计算出固定靶标的模拟对象在射击时刻与参训人员的模拟距离；

37、步骤b5、所述声效合成模块根据人体头部姿态信息、左耳和右耳在头部的位置、人员定位模块相对于头部的位置、固定靶标模拟对象与参训人员的模拟距离，分别实时计算出左耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rl、右耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rr；

38、步骤b6、声效合成模块根据声音在空气中的传播速度c、左耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rl、右耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rr，实时计算出固定靶标模拟对象的射击音源到达左耳的时间tl、射击音源到达右耳的时间tr；；

39、步骤b7、真实音频采集点与固定靶标模拟对象的距离rc已知，左耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rl、右耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rr已知，所述声效合成模块根据声强与距离关系计算出固定靶标模拟对象的射击音源到达左耳时声强的衰减值dl、射击音源到达右耳时声强的衰减值dr；

40、步骤b8、根据固定靶标模拟对象武器射击的属性信息，所述声效合成模块选择对应的射击音源，将对应的射击音源根据声音到达左耳的时间tl进行延时，根据声音到达左耳时声强的衰减值dl进行音量衰减，生成左耳音频流；将对应的射击音源根据声音到达右耳的时间tr进行延时，根据声音到达右耳时声强的衰减值dr进行音量衰减，生成右耳音频流；

41、步骤b9、所述声效合成模块将合成后的左耳音频流和右耳音频流输出至立体声音频播放设备的左声道和右声道。

42、进一步地，本发明还提供了固定靶标系统模拟被命中声效的方法，所述方法基于所述固定靶标系统实现，包括以下步骤：

43、步骤c1、预先采集固定靶标各种模拟对象的被命中声音，记录采集音频时采集设备与模拟对象的距离rc，将采集的真实音频作为标准被命中音源存入声效合成模块；

44、步骤c2、固定靶标的控制装置检测到靶标被命中时，通过靶标信息发送通信设备将模拟对象的被命中信息，如被命中时的位置信息发送出去；

45、步骤c3、所述声效合成模块获取参训人员的实时地理坐标信息、固定靶标的模拟对象的被命中时刻的地理坐标信息，实时计算出固定靶标的模拟对象在被命中时刻与参训人员的模拟距离；

46、步骤c4、所述声效合成模块根据人体头部姿态信息、左耳和右耳在头部的位置、人员定位模块相对于头部的位置、固定靶标模拟对象与参训人员的模拟距离，分别实时计算出左耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rl、右耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rr；

47、步骤c5、声效合成模块根据声音在空气中的传播速度c、左耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rl、右耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rr，实时计算出固定靶标模拟对象的被命中音源到达左耳的时间tl、被命中音源到达右耳的时间tr；；

48、步骤c6、真实音频采集点与固定靶标模拟对象的距离rc已知，左耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rl、右耳与固定靶标模拟对象的模拟距离rr已知，所述声效合成模块根据声强与距离关系计算出固定靶标模拟对象的被命中音源到达左耳时声强的衰减值dl、被命中音源到达右耳时声强的衰减值dr；

49、步骤c7、将被命中音源根据声音到达左耳的时间tl进行延时，根据声音到达左耳时声强的衰减值dl进行音量衰减，生成左耳音频流；将被命中音源根据声音到达右耳的时间tr进行延时，根据声音到达右耳时声强的衰减值dr进行音量衰减，生成右耳音频流；

50、步骤c8、所述声效合成模块将合成后的左耳音频流和右耳音频流输出至立体声音频播放设备的左声道和右声道。

51、按步骤a1～步骤a11合成每种固定靶标模拟对象运行时对应运行音源单独的左耳音频流和右耳音频流，按步骤b1～步骤b9合成每种固定靶标模拟对象射击时对应射击音源单独的左耳音频流和右耳音频流，按步骤c1～步骤c8合成每种固定靶标模拟对象被命中时对应被命中音源单独的左耳音频流和右耳音频流，将各单独的左耳音频流按时间轴合成左耳音频流，将各单独的右耳音频流按时间轴合成右耳音频流。

52、进一步的，本发明系统能够实现以下三种运动样式中的任意一种或任意两种或三种的模拟：

53、模拟固定靶标模拟对象从远处向射击区域逼近的运动过程：此时靶面可视面积逐渐增大，参训人员感受到的运行声效的声强逐渐增大；

54、模拟固定靶标模拟对象远离射击区域的运动过程：此时靶面可视面积逐渐变小，参训人员感受到的运行声效的声强逐渐减小；

55、模拟固定靶标模拟对象利用地形掩护曲折逼近或远离射击区域的运动过程：控制装置根据固定靶标模拟对象的可视情况控制靶面进行起靶和隐靶，且起靶时的可视面积与固定靶标模拟对象在模拟距离处的可视面积大小一致，参训人员感受到的运行声效的声强与模拟距离及地形相匹配。

56、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

57、1)通过在固定靶标系统上增加声效模拟、运动轨迹以及显靶时靶面可视面积的控

58、制功能后，使简易的固定靶标系统可以实现运动目标的多种运动样式的模拟。与运动靶标相比，本发明的固定靶标结构简单，成本低廉，可靠性高，能够实现运动靶标的部分战术功能，有效提升了部队的射击训练效果，具有很好的军事效益。

59、2)通过在固定靶标上增加射击声效模拟，使得参训人员能够及时根据声音判断自身是否受到攻击以及攻击方向来自哪里，及时发现显示的靶标并对其进行射击，有效提高了实弹射击训练的逼真程度和有效性。