基于靶上实弹弹孔与枪支姿态检测的射击瞄准轨迹检测方法

摘要

一种基于靶上实弹弹孔与枪支姿态检测的射击瞄准轨迹检测方法，包括如下步骤：（1）利用加装在枪支上的六维姿态传感器，得到靶上姿态轨迹；（2）通过摄像机对靶面进行图像采集，并结合实弹击发所产生的脉冲触发信号，在实弹击发后，通过图像处理与识别，实时确定出最近一发实弹在靶面上的相对弹着点位置；（3）计算同步坐标点与相对弹着点位置的数据偏差，得到姿态轨迹的漂移量；（4）将靶上姿态轨迹上各点的离散值与该漂移量相减，即可将姿态轨迹序列校正到通过该弹着点的瞄准轨迹，得到射击瞄准轨迹。本发明提供一种有效提升检测精度的基于靶上实弹弹孔与枪支姿态检测的射击瞄准轨迹检测方法。

说明书

技术领域

本发明涉及实弹射击瞄靶训练技术，尤其是一种射击瞄准轨迹检 测方法。

背景技术

目前在射击瞄准训练中采用的是光标跟踪描述的方法，即利用枪 支上的激光束发射装置，产生一个激光指向标记，利用该光标在靶面 上形成的光点标记，由摄像机记录该光标在靶面上的轨迹，暨此实现 瞄准指向轨迹的记录。这种检测记录的方式，受摄像机帧速的制约， 即25～30帧/秒，相当于对瞄准指向轨迹的描述精度为25～30点/秒， 而枪支击发期间要求对轨迹的描述，达到上百点/秒以上，以便更精细 地描述出枪支扳机击发前后1～2秒时间内，强制瞄准指向的精细轨迹 变化。而且该种记录方式仅是一种以光电轨迹模拟进行的射击瞄准， 并非实弹射击中对实弹击发前后枪口瞄准轨迹的记录。

另外，目前也有利用数字陀螺（即三维旋转角速度传感器）、三维 加速度传感器等物体姿态检测传感器，来检测枪支在扳机击发前后的 姿态变化，从而描述出枪支瞄准指向轨迹的变化，记录枪支瞄准轨迹 的变化情况。这种检测方法会较大地受到数字陀螺、加速度传感器的 检测数据漂移的影响，而且随着射击瞄准距离的增远，该数据漂移对 枪支瞄准轨迹的检测精度将起重大影响。

发明内容

为了克服已有枪支瞄准轨迹的检测精度较低的不足，本发明提供 一种有效提升检测精度的基于靶上实弹弹孔与枪支姿态检测的射击瞄 准轨迹检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于靶上实弹弹孔与枪支姿态检测的射击瞄准轨迹检测方 法，包括如下步骤：

（1）利用加装在枪支上的六维姿态传感器，形成对枪支的瞄准姿态进 行实时检测，通过该枪支姿态数据描述出枪口的瞬时指向位置，通过 所述瞬时指向位置的数据序列，计算出该数据序列在靶面上的瞄准轨 迹，所述瞄准轨迹为靶上姿态轨迹；

同时，实弹击发时产生一个脉冲触发信号标记实弹击发时刻，与靶 上姿态轨迹中的同步坐标数据相同步对应；

（2）通过摄像机，对靶面进行图像采集，并结合实弹击发所产生的脉 冲触发信号，在实弹击发后，通过图像处理与识别，实时确定出最近 一发实弹在靶面上的相对弹着点位置；

（3）通过查找到与该实弹击发相对应的靶上姿态轨迹数据序列的中的 同步坐标点，以所述相对实弹着点位置的坐标为基准坐标，计算所述 同步坐标点与该基准坐标的数据偏差，得到姿态轨迹的漂移量；

（4）将靶上姿态轨迹上各点的离散值与该漂移量相减，即可将姿态轨 迹序列校正到通过该弹着点的瞄准轨迹，得到射击瞄准轨迹。

进一步，所述步骤（1）中，所述六维姿态传感器包括三维加速度 传感器和数字陀螺。

更进一步，所述六维姿态传感器实时检测实弹击发时所产生的枪 支后座力振动，并产生一个脉冲触发信号传送给上位机。

本发明的技术构思为：利用靶面上的实弹射击弹孔位置，对枪支 指向姿态在靶面上的形成的瞄准轨迹进行校正，以便获得精度更高的 实弹射击瞄准轨迹记录。

本发明的有益效果主要表现在：检测精度较高。

附图说明

图1是射击瞄准轨迹检测系统的示意图。

图2是靶面上枪口瞄准姿态轨迹AB和新弹孔的相对坐标位置P 的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1和图2，一种基于靶上实弹弹孔与枪支姿态检测的射击 瞄准轨迹检测方法，包括如下步骤：

（1）利用加装在枪支上的三维加速度传感器和数字陀螺组成的六 维姿态传感器1，形成对枪支的瞄准姿态进行实时检测。通过该枪支 姿态数据，描述出枪口的瞬时指向，进而通过这些瞬时指向位置的数 据序列，计算出该序列在靶面上的瞄准轨迹。我们称其为靶上姿态轨 迹。这种轨迹的离散描述精度，受上述六维姿态传感器的数据采样率 的制约，最高可达800点/秒。

同时，六维姿态传感器1亦实时检测实弹击发时所产生的枪支后 座力振动，并产生一个脉冲触发信号传送给上位PC，以便标记实弹击 发时刻，与姿态轨迹中的某个坐标数据相同步对应。

（2）通过摄像机2，对靶面进行图像采集，并结合实弹击发所产 生的触发信号，在实弹击发后，及时通过图像处理与识别，实时确定 出最近一发实弹在靶面上的相对弹着点位置。

（3）通过查找到与该实弹击发相对应的靶上姿态轨迹数据序列的 中的某个坐标点，我们就能以靶上实弹着点的坐标为基准，计算所选 出的对应靶上姿态轨迹中某坐标点与该基准坐标的数据偏差，即姿态 轨迹的漂移量。

（4）将靶上姿态轨迹上各点的离散值与该漂移量相减，即可将姿 态轨迹序列校正到通过该弹着点的瞄准轨迹，得到射击瞄准轨迹。该 射击瞄准轨迹包含了实弹击发前、实弹击发时以及实弹击发后枪口瞄 准的轨迹。

本实施例中，六维姿态传感器实时检测实弹击发时刻产生的强大 后座力振动，并在该时刻及时产生触发信号，发送给上位PC，以便 PC能查询到与击发时刻同步的姿态轨迹中的某个坐标值M。

摄像机可对整幅靶面图像进行图像采集，从而在触发信号产生时 冻结图像数据，并从图像帧中通过图像处理与识别算法，实时获取刚 刚形成的新弹孔在靶面上的相对坐标位置P，其坐标为（Xp，Yp）并 将各图像帧实时传送给个人计算机PC。

六维姿态传感器由三维加速度传感器（可检测其X、Y、Z方向 上的加速度）和三维角速度传感器（可检测其环绕X、Y、Z三坐标 轴旋转的角速度）。这些姿态数据通过数据传输线传送给PC。假设一 次实弹击发前后，在靶面上枪口瞄准姿态轨迹为AB，而M点亦在该 AB轨迹上，其相对于靶面的坐标为（Xm，Ym）。

Δx=Xm-Xp

Δy=Ym-Yp

设定姿态轨迹AB上离散点有n个，n可以选择为500～800之间 的整数，而姿态轨迹AB上的各离散点坐标序列F如下

（Xm1，Ym1）、（Xm2，Ym2）、（Xm3，Ym3）、…（Xmn，Ymn）

将序列F中的各坐标点减Δx、Δy，从而消除姿态轨迹上各点的 漂移偏差，如下式：

Xt1=Xm1-Δx,Yt1=Ym1-Δy；

Xt2=Xm2-Δx,Yt2=Ym2-Δy；

Xt3=Xm3-Δx,Yt3=Ym3-Δy；

……

Xtn=Xmn-Δx,Yt3=Ymn-Δy；

这样序列（Xt1，Yt1）、（Xt2，Yt2）、（Xt3，Yt3）、…（Xtn，Ytn） 就构成了实弹击发前后高精度的射击瞄准轨迹。

以此类推，我们只要能确定姿态轨迹中与实弹击发时刻相同步的 那点轨迹坐标，我们就能实时修正姿态轨迹序列中实弹击发前后的枪 口瞄准轨迹，从而获得比基于视频图像帧序列更为高精度的枪口瞄准 轨迹，同时又能最大可能地减小三维姿态传感器测量的枪口瞄准轨迹 的数据漂移。