一种激光模拟射击训练靶标的实现方法和装置与流程

本发明涉及军事模拟射击训练器材领域，属于方法和设计发明，具体地说是提出了一种新的激光模拟射击训练靶标的技术实现方法和装置。

背景技术：

在军事射击训练中，基于激光的轻重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，广泛应用于各种模拟射击训练中。由于实弹射击训练对场地条件要求高，成本高、存在不安全等隐患，所以部队射击训练大量采用模拟射击训练方式替代实弹射击训练。在模拟射击训练中，主要采用空枪（空炮、以枪带炮等）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，在枪支和火炮上装接激光模拟发射器，模拟实际子弹和火炮发射效果。但对激光射击光斑对靶标的击中定位检测一直是一个难点，当前主要采用人工方式、光敏管阵列或相机照排方式。人工方式是在远端靶面处由人来确定射击光斑击中的位置并告诉射击者，效率低，应用不方便，特别是在重武器（火炮、坦克等）激光模拟射击训练中，距离远，激光功率大，对人不安全，难于应用；光敏管阵列可以自动检测激光射击光斑的击中位置，但为保证检测精度和不漏报，根据射击训练要求大小不同的靶面上采用数百到数千个的光敏管，使得成本高、检测电路复杂，靶标体积和重量增加，笨重，使用不方便，更难于实现靶标隐显和运动，也一直难于推广应用；相机照排需要在靶标前安装相机，并与靶面呈一定距离和角度，再采用图像识别的方法，野外安装、使用不方便。当前部队注重实战化训练，大量进行的是战术射击训练，要求靶标隐显和运动，以上几种方式都难于达到训练要求。所以，当前基于技术、成本和使用方便等因素，还没有一种适合部队激光模拟射击训练，特别是在战术训练中，实时检测并完成射击训练的靶标设备。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足，提出了一种适于室内外环境应用、可靠性高、方便实用的激光模拟射击训练靶标的实现方法和装置。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：采用柔性薄膜太阳能电池板作为基本的光敏检测单元，代替传统的光敏管，对照射到太阳能极板的激光进行光电转换，输出电流和电压。设计每个单元尺寸为70x160mm（根据需要尺寸可变），采用多块拼接，并装接在各种轻重武器靶标上，可以实现对激光模拟射击训练的激光光斑击中检测。柔性薄膜太阳能电池除具备传统太阳能电池的光电转换功能外，其形体柔软轻便，封装后厚度仅为1.5mm左右，适于在各种靶标上安装。柔性薄膜太阳能电池板可以装接在现有的木制、eva、铝塑板、铁板等各种材料靶标上。但考虑部队实际射击训练贴近实战化要求，要求靶标能隐显和运动，重量轻，设计装在eva材料的靶板上，而且eva材料靶板也是部队当前训练主要采用的靶板。

柔性薄膜太阳能电池舍弃了易碎、脆弱的玻璃或树脂材料，采用高分子聚合物胶膜封装，使产品更为柔韧耐用，可弯曲折叠（传统太阳能电池均以玻璃封装，脆弱易损），根据不同的装备要求制作成任意造型。而且产品持久耐用、易清洁，板表面光滑，不吸尘，任何灰尘可用水冲掉，使用维护方便。不仅如此，柔性薄膜太阳能电池经封装后还具有免维护、防水、防腐、防污、抗冲击、抗重压、耐温绝缘等传统太阳能板无法具备的优点，易于装接在普通eva等靶板上作为激光模拟射击训练击中检测传感器。

为实现以上装置和方法，在实施中，为去除野外应用时阳光的干扰影响，激光模拟射击采用红外激光器，在柔性薄膜太阳能极板表面加装柔性红外滤光膜。太阳光的主要能量集中在可见光部分，滤光膜将滤除大部分太阳光的影响，可以保证设备在阳光下正常使用。因为采用的是红外激光发射器，能量集中。这样，即使柔性薄膜太阳能电池板只转换光功率的10%，检测电路也能有效的确定是否有红外激光光斑照射在柔性薄膜太阳能电池板上。多块组装柔性薄膜太阳能电池板不但安装方便，接受光面积大，而且根据不同板的接受光情况，可以确定激光射击击中部位。

其特征是：本发明属于方法和设计发明，具体地说是提出了一种新的激光模拟射击训练靶标的实现方法和装置。采用柔性薄膜太阳能电池板作为激光击中检测光敏传感器，表面覆盖柔性红外滤光膜，并多块拼装在激光模拟射击靶标表面，与靶面基底材料一体，并按射击训练要求设计制作头靶、胸靶、身靶、坦克靶、地堡靶等尺寸和形状的激光靶标。由于靶标是采用多块柔性薄膜太阳能极板拼接，可以方便制作成各种靶标形状，并能实现击中部位检测。发射采用红外激光器，通过在靶标上加装红外滤光膜，可以有效滤除太阳光的干扰影响。利用柔性薄膜太阳能电池板柔软的特性，将多块柔性薄膜太阳能电池板安装在激光模拟射击训练系统的靶标上，作为激光器发射的光敏检测器，具有检测面积大、安装使用方便、一体性好、轻便、防作弊和易维护等特点。而且可以根据各个太阳能极板安装位置的不同，确定激光击中靶标详细准确部位，提高整体性能。

本发明的有益成果是：提出了一种新的激光模拟射击训练击中检测的方法和实现的靶标装置。采用柔性薄膜太阳能电池板作为基本的光敏检测单元，表面覆盖柔性红外滤光膜，装接在激光模拟射击训练的靶标上。由于柔性薄膜太阳能电池板具有轻薄柔软的特点，易于与通用eva靶标材料装接在一起，拼接实现各种尺寸的靶标形状并为一体，可靠性高，不容易损害，维护方便。相对传统点式光敏接收点，接受面大，多块拼接，可以制作各种尺寸和形状的靶标，并能实现击中部位检测，击中检测效果好，解决了传统激光模拟射击训练近端打不中、远端容易击中等与实际射击训练不符的问题。柔性薄膜太阳能电池板轻薄，没有突出部位，与eva靶标等可无缝为一体，可清洗，能实现隐显、运动等战术训练，适于在激光模拟射击训练设备中应用。可以更加真实模拟射击和各种战术训练，提高部队训练水平，为部队实战化训练提供有力的保证。

附图说明

图1为本发明的以胸靶为例的靶标整体结构组成示意图；其中1表示胸靶标柔性薄膜太阳能极板检测范围；2表示由于太阳能极板为长方形，为形成标准胸靶面，需要按胸靶轮廓遮挡的部分；3为靶标铝合金外框；4为检测电路（包括单片机控制、锂电池、无线通信模块等）。

图2为本发明的以胸靶为例的柔性薄膜太阳能极板拼接示意图。每块极板输出２路，１路为地，另外数字标号1～18表示拼装的每块薄膜太阳能极板到检测电路的检测引线编号。

图3为本发明的激光信号检测、信号处理及显示原理框图。其中1为由柔性薄膜太阳能极板作为激光击中检测的靶标，每靶标根据靶标大小和精度要求，采用n块薄膜太阳能极板；2为对n块太阳能极板检测的激光检测信号处理电路原理框图；3为通过无线传输在远端显示激光模拟射击光斑击中部位。

图4为本发明的激光模拟射击训练示意图。其中1为由柔性薄膜太阳能极板制作的靶面；2是根据战术训练要求，实现靶标隐显、运动装置；3是激光模拟射击训练者；4是激光发射装置。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

以胸靶为例，如图1所示。设计在基底材料（eva等）上按靶标大小形状装接多块柔性薄膜太阳能极板，并表面覆盖一层红外滤光膜，主要滤出太阳光的干扰影响。考虑射击训练需要，为牢固，外框用铝合金材料加固如图1中3所标示。为符合标准军用靶标尺寸和形状，在柔性薄膜太阳能极板上面覆盖一层1～2mm厚的eva并覆盖四周，暴露出中间靶标检测部分，使得虽然太阳能极板拼装为长方形，但可以实现任意要求的检测尺寸和形状，如图1中的2所标示。图1中检测电路4检测处理射击激光光斑击中的极板位置并通过无线模块发送到远端射击位或管理中心显示。

为实现激光模拟射击训练的光斑定位检测，采用多块柔性薄膜太阳能极板拼接制作靶面，图2是示例采用70x160mm柔性薄膜太阳能极板拼接的胸靶靶面示意图，每块极板输出２路信号，一路共地，另外一路输出到图1中的检测电路。当然，随靶标大小和检测部位精度要求不同，采用的薄膜太阳能极板的大小和数量也不同，输出信号路数也不同。

模拟射击训练时激光击中靶标中的柔性薄膜太阳能极板，输出电压信号。由于信号电压比较小，且在实际应用中有阳光、云雾等的影响，实际每块极板检测到的信号电压包括基本光信号电压或基本光信号电压+激光击中信号电压。信号要经过放大和滤波处理，然后经过a/d转换器变为数字信号。由于检测路数比较多（每块极板为一路），设计采用fpga对a/d转换的数字信号进行处理，通过数字滤波降噪，再根据每路电压变化的大小和极板位置，确定激光光斑击中的靶标部位，并将处理结果传输给单片机。单片机通过无线通信发送到远端显控中心显示击中部位。

射击训练时打到靶标上的激光光斑大小不同（示例设计100米距离直径为15厘米）和靶标上柔性薄膜太阳能极板大小和排列位置不同，会出现同一光斑在不同极板同时出现的情况。这时，根据光斑照射在各个太阳能极板上的面积不同（照射面积与太阳能极板检测电压的变化成正比）和太阳能极板安装位置，可以确定出激光光斑照射在柔性薄膜太阳能极板的位置，从而确定射击训练时击中靶标的位置。

靶标系统的柔性薄膜太阳能极板加红外滤光膜后主要感应红外激光，对红外感应波长比较宽，与部队原激光模拟训练设备兼容，即发射装置采用原激光模拟战术训练设备，也可以重新提供，采用统一标准。

整个训练系统包括靶标、激光模拟射击训练、集中显示控制等部分。为实现战术训练，靶标装在图4中2靶机上，可由图3的显控中心通过无线传输发送命令，控制靶标的隐显和运动。训练者通过图4中的真枪外挂激光发射器或采用激光模拟发射枪，完成各种模拟射击训练。

随绿色能源技术的迅速发展和巨大需求，柔性薄膜太阳能技术发展迅速，新技术、新结构不断涌现。但传统应用主要在产生电力能源方面。本发明根据部队激光模拟射击训练要求，采用柔性薄膜太阳能极板作为靶标的激光击中检测传感器，解决传统技术在激光模拟射击训练中的各种问题，不但符合部队激光模拟射击训练要求，也为太阳能极板作为激光检测元件应用提供了一个新的解决方案。