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虚拟即现实 影像射击训练亚洲杯足球盘口集成系

2019-09-04 23:17浏览次数:

  在现如今世界上每个国家都向往争做军事力量第一的世界强国之时,不断更新的除了高科技武器之外,还有军警的数量及能力。日常军警的射击训练必不可少,场地、枪械以及弹药等,投入的成本会随着军警的数量不断增加,为此我们设想一下,在科技发达的今天,能否使用虚拟现实的技术实现军警的枪械打靶训练呢?

  答案是肯定的,军警影像射击系统在近几年已经慢慢被军队或警队所采用,这套军警影像射击系统是北京九天大方科技有限公司推出的新一代军警用多功能呢软硬件射击训练环境。该系统采用计算机软硬件技术、计算机图形图像技术、投影显示技术构建,支持日常高密度训练,考核和比赛;采用计算机软件技术,具有全面便捷的管理功能;系统可扩展性好,可根据用户要求添加功能;系统支持二次开发,用户可自行修改、建立训练科目;系统日常运营维护成本低,升级换代方便。

  说起来这套军警影像射击系统的原理,其实比我们想象的还要简单。该系统的本质是在投影 屏幕上显示出由计算机生成、控制的影像靶,将传统的纸靶、移动靶、战术靶等各种静态、动态靶标替代,并通过光电检测技术识别子弹着点位置,最后由计算机根据子弹的着点位置计算分数,可实现自动报靶、训练成绩显示、打印和存档。

  与此同时,该训练系统不单单可替代传统的实弹打靶,借助计算机图像的交互性,还可轻松实现遭遇、盘查、谈判、解救人质、狙击等各种拟真环境下的情景训练,以及各种战术训练、CQB(室内近距离战斗)训练,两套影像射击系统之间还可以实现相互之间的对抗射击。除了使用的训练外,还可以实现警棍、催泪喷射器、强光手电等执法训练。

  上文所阐述的训练系统,由三部分组成,首先是基本模块,包括:影像打靶模块;情景训练模块以及影像对抗模块。在三种组成的模块下,所用到训练装备包括:训练激光手枪;仿真警棍;仿真催泪喷射器;仿真强光手电;仿真闪光弹;胜负背心以及战术掩遮物等。最后必不可少的是弹着点检测。

  由于射击打靶是军警训练的核心,为此我们着重介绍下影像打靶训练项目的设备及特点。

  如上图所示,一套训练模块由一个投影机、投影屏幕、械、传感器、台式电脑、监控显示器、音响等设备组成。影像打靶训练是面向基础精度射击的训练模块。采用投影技术在屏幕上同时显示多靶道各种类型靶标,亚洲杯足球盘口多套路打靶训练。

  影像打靶界面可以选择训练科目、靶标类型、打靶距离、训练时间、子弹数量、靶子比例以及人在屏幕前的实际打靶距离等。根据训员数量可以选择训练激光枪的工作模式。

  且靶道数量和信息显示等控制可以在配置文件中指定。 在配置靶道界面可以选择枪号和靶道的对应关系以及靶道训员的名字。

  影像打靶训练界面是训员在投影屏幕上看到的影像内容。屏幕上显示的各种信息均可以通过控制台开启或关闭。

  除了上述介绍的影像打靶训练内容之外,该系统还包含非常丰富的其他影像打靶训练内容,包括:

  移动靶分为三维环境移动靶(在虚拟靶场中射击移动靶)和二维环境移动靶,二维环境移动靶可以自定义多种靶标。 移动靶的移动速度,移动方式可以由用户配置。

  起倒靶为三维环境射击射击训练,起倒靶的翻起、站立、倒下时间参数由用户配置。

  用户可根据不同的场景和训练需求进行影像打靶的训练内容选择,这相比真枪实弹的训练,简直是既节约了成本,又提高了训练效率。

  虽然是一套完全虚拟的打靶系统,但基于弹着点检测系统,能提供给体验者“原汁原味”的枪械、射击以及身临其境的感受。说到弹着点检测系统,此处必须要介绍下这个核心系统的组成和重要性。弹着点检测主要是通过摄像机拍摄投影屏幕,通过图像处理技术提取弹着点位置,并将弹着点由摄像机图像位置映射到屏幕位置,进而得到弹着点在靶环上的位置。

  值得一提的是,影像打靶训练系统所使用的枪械均是1:1仿造,除了重量与原枪一样之外,在打靶开始之前,还需要学会如何掌握正确的持枪姿势及站姿,这样才能发挥100%的打靶水平。另外,影像打靶界面可以选择训练科目、靶标类型、打靶距离、训练时间、子弹数量、靶子比例以及人在屏幕前的实际打靶距离等。根据训员数量可以选择训练激光枪的工作模式。在配置靶道界面可以选择枪号和靶道的对应关系以及靶道训员的名字。

  正如上文中介绍的一样,和实战演习没区别的是,每开一枪,便可通过监控显示器获得一次打靶成绩。待所有参加训员全部结束后,可通过监控显示器查看所有训练人员的打靶成绩,同时可放大靶标查看每一枪的成绩。可以说这套系统已经非常接近现实的实弹打靶了。

  接下来我们来看情景训练系统,情景训练激光射击训练模块是在投影幕上播放预先制作好的情景影像,考核被训人员对事件的处理,对各种警用装备的使用。情景影像环境由多分支视频组成,亚洲杯足球盘口分支可由装备触发(如射击,挥警棍等),也可以有环境传感器触发(如开关门,从隐蔽处现身等)。训练前期进行节目制作,设定可射击目标类型、部位及射击热区,以及分支、成绩评定等。

  情景训练系统涉及不同的训练地形、环境等等,并且分为单屏节目、反恐训练节目以及双屏训练节目,可根据训练的人员以及所需要训练的环境等进行选择,下面通过三种训练节目为大家一一介绍。

  劫匪欲对一名女事主实施抢劫时,被公安干警发现,寻找合适机会,快速击毙歹徒。

  一伙歹徒在杀人劫车之后逃逸,我特警展开追击,寻找合适机会,快速击毙持枪顽抗歹徒。

  一伙劫匪逃窜到一处民宅中并劫持人质,我公安干警展开抓捕,迅速击毙全部劫匪。

  一伙歹徒逃窜大漠,我公安干警赶赴千里荒漠对其展开抓捕,迅速击毙全部歹徒。

  一伙劫匪劫持人质逃窜一处地下车库,我公安干警对其展开抓捕,迅速击毙全部歹徒。

  一醉汉马路边滋事打人,巡警迅速赶到现场,醉汉不听警告并欲顽抗,巡警迅速用警棍将其制服。

  一流氓在马路上抢劫一女士挎包,巡警迅速赶到现场,抢匪不听警告并欲顽抗,巡警迅速用催泪喷射器将其制服。

  基本模块的最后一部分是影像对抗激光射击训练模块,该模块是采用摄像和投影技术结合使分组人员虚拟面对面进行对抗射击训练。采用掩体、伪装、障碍等遮蔽物构成一定的情景环境,通过广角摄像机拍摄对手及所处环境画面实时显示在本方投影屏幕上,并通过录音设备同步播放对手现场声音,形成真人面对面的对抗射击环境。

  上文提到了所有模块使用的训练枪械均是1:1仿造,接下来一起了解下所有基本模块所能接触到的枪械装备,以及训练装备。

  训练激光手枪是警察射击训练的关键装备,关系到训练的真实性和训练效果。尤其在基础精度射击和考核中,训练激光手枪的射击精度必须是高度拟真的,训练成绩是可信赖的。

  由于子弹发射后的飞行路线是抛物线,使用训练激光枪不能以激光指示点作为命中点,必须以瞄准点为命中点。瞄准点与激光指示点的偏差必须通过软件进行校正,在指定的射击距离(影像射击是指枪口到屏幕的距离)下修正偏差后,软件可以根据实际的射击距离自动调整偏差修正值。

  训练激光手枪发射激光和实弹射击在击发时刻上还有一定的差异。击发过程中扣扳机的振动、气动引起的振动会导致激光点位置波动,亚洲杯足球盘口如果激光点采样时刻不当,获得的击中点位置与实弹射击弹着点有明显偏差,导致训练结果不真实。理想的训练激光手枪应该工作在激光常亮模式,系统连续跟踪击发时刻前后的激光点位置,根据可调整的击发偏移时刻提取真实的弹着点位置。

  真实枪械击发后都有一定的后座力,击发后原来的瞄准位置失效,再次击发时必须重新瞄准。训练激光手枪应该在一定程度上模拟这种后座力,避免训员一次瞄准多次击发,导致训练结果不真实。目前采用压缩气体动力产生后座力是最可靠、最经济的解决方案。

  国际上军警模拟射击训练普遍采用液态二氧化碳充气来产生击发后座力效果。采用二氧化碳充气的好处是二氧化碳压力大,产生的后座力强,其次二氧化碳获取容易,训练成本低,无腐蚀性、无环境污染。采用二氧化碳充气必须使用专门的高压容器和特制的填充装置。目前市面上还常见一种“猛将”气体,用于BB弹射击的填充气体。猛将气体的核心是氟利昂,使用会对环境造成一定的污染。猛将气体由于压力小,可以使用普通容器灌装后销售,灌装气体使用起来具有一定的方便性。猛将气体的采购渠道目前只有网上采购,很多不良商家以瓦斯气体冒充猛将气体销售,使用时有强烈的气味且有一定的危险性。另一方面使用猛将气体的成本很高。

  训练激光手枪外形应该具有一定的拟真性,尤其是重量和重心位置应该与真实枪械相仿,以增加训员的临场感,提高训练效果。目前市面上的高仿的模型手枪在外形、重量、重心方面仿的非常好,比较适合改装为训练激光手枪。

  为了正确识别枪的击发动作以及灵活配置枪的使用模式、击发参数等信息,在训练激光手枪上设计了低功率数字无线传输模块。数字无线M,主从模式星型连接,支持多只训练激光手枪同时工作。数字无线个信道,支持多套系统同场地使用,相互之间无干扰。主无线通信盒通过串口连接到主控计算机上,串口通信波特率为19200。

  由于训练激光手枪的特殊结构,更换电池不方便,故采用充电式设计。内置小尺寸充电锂电池,采用外置充电器充电。

  为保证安全使用激光,该装备采用5毫瓦低功率半导体激光头,对人眼无伤害。为克服低功率激光受外界光干扰,采用850nm红外激光,在检测摄像机上安装相应波段红外滤光片,滤除干扰,保证训练激光枪可靠工作。

  持续发射激光是最佳的方式,因为在这种方式下可以连续追踪枪的瞄准和击发过程中弹着点位置,易于寻找真实的弹着点位置。持续发射激光的问题是只能用于单人训练,当多个训练激光枪同时使用时,屏幕上多个激光点很难识别出对应的训练激光枪。

  多人同时训练时可以采用击发时发射激光脉冲的方式,击发时激光只在屏幕上停留短暂的瞬间(一般小于40毫秒),根据激光点出现时刻附近那只枪的击发了来实现弹着点和枪的匹配。当多只枪同时击发时可能导致弹着点与枪匹配错误,只是这种情况的概率很低而已。击发时发射激光脉冲的方式存在的最大问题是激光发射时刻可能不正确,枪在振动过程中何时发射激光才是最真实的是个疑难问题。这种模式一般用于多人组队的情景训练课程中,基础精度射击不采用这种模式。

  自2005年北京实图科技推出第一套激光射击系统以来,创造性地采用一种分时激光常亮模式,即参加训练的激光枪在主机控制下轮流发射激光脉冲。对每只训练激光枪来说它是常亮的,但多只枪同时使用时屏幕上不会出现多余一个的激光点,从而避免了弹着点与枪的匹配错误。

  其中第四种击发无激光模式是指非击发时激光常亮,击发时激光消失一段时间。这种模式主要用于不采用无线通信模块时,通过激光消失识别枪击发动作。

  M1911手枪为世界名枪,为多个国家军队和执法部门采用。目前国际上有多个公司生产销售M1911全金属气动枪模。M1911气动枪模使用亚铅合金制造,加工精度高,坚固耐用,外形高度仿线毫米BB弹,动力气体为猛将类气体,弹夹充气式。该枪的配套弹夹和零配件供货渠道较多,采购相对容易。

  采用M1911气动枪模改装为训练激光手枪。改装的主要内容是在枪管内安装激光头和控制电路板,封死进入枪管的气道;在手柄部分安装无线通信模块和聚合物锂电池;在手柄下部外侧安装电源开关、电源指示灯以及充电器接口;在扳机附近安装击发传感器。改装的重要内容是将动力气体替换为二氧化碳气体,由于二氧化碳气体压力大,原枪弹夹直接充二氧化碳气体将导致无法击发。主要是通过替换击发弹簧,在充气弹夹上使用自行研发的出气阀实现了使用二氧化碳气体后的正常击发。改装后的训练激光手枪后座力明显加强,充气一次的击发次数也增加了,可以达到平均50发左右。

  工业用液态二氧化碳可以在气体公司灌装。液态二氧化碳储备使用一个容量20升的大气瓶,充气时使用容量0.65升的手持二氧化碳充气瓶。手持充气瓶带有标准充气嘴。通过一套对冲阀将大气瓶的液态二氧化碳灌装到小气瓶中。

  在标准警棍头部安装红外发光管,内部安装充电电池和电源开关实现外形完全仿真的训练警棍。训练时,在训员上方放置一部广角红外摄像机,通过识别警棍头部的发光点轨迹,判别警棍是否挥动以及挥动的力度。

  外形仿真,设有激光头指示催泪喷射器瞄准方向,内部设有无线通信模块和充电电池。

  仿真强光手电要配合情景训练节目使用。在情景训练的黑夜背景中,被照射部分加亮显示。

  仿真闪光弹要配合情景训练模块或影像对抗模块使用。当闪光弹扔出爆炸后,屏幕瞬间变白,看不清细节,随着时间推移,屏幕景象逐渐淡入。

  在仿制的战术背心上加装LED显示灯、蜂鸣器和振动装置,当训员被击中时,胜负背心会通过多种方式(可配置)指示。内置无线通信模块和充电电池。在两侧肩部安装红外LED灯,身着胜负背心可以被反向射击系统追踪。

  以上介绍的所有训练内容都是基于影像激光的原理进行,所以无论是基本模块,还是训练装备,都离不开最重要的弹着点检测系统,那么何为弹着点检测呢?

  顾名思义弹着点检测主要是通过摄像机拍摄投影屏幕,通过图像处理技术提取弹着点位置,并将弹着点由摄像机图像位置映射到屏幕位置,进而得到弹着点在靶环上的位置。

  为得到高精度的弹着点位置,首先由摄像机图像空间映射到屏幕空间的精度要高。由于变焦镜头存在径向畸变和切向畸变,并且摄像机中心线不垂直屏幕还存在透视畸变,直接对摄像机定标获得变换矩阵是非常困难的,精度也难以保证。采用数学方法实现高精度变换,在投影屏幕上显示高密度点阵,摄像机拍摄后通过图像处理提取点阵在摄像机图像中的位置,进而实现在这些点阵上摄像机图像空间到屏幕空间的变换。对摄像机图像空间中的任意点,通过邻近点阵的双线性插值获得在屏幕上的对应点。由于校准点阵密度很高,这种处理方式的的精度非常高,保证了高精度报靶的要求。为得到高精度的弹着点位置的另一个环节是摄像机分辨率要高。为解决这个问题,可通过多部摄像机拼接来提高拍摄分辨率。对一个单屏投影屏幕,可以采用2部或4部摄像机拼接,检测精度可以达到亚像素级。一般情况下要求0.1环的报靶精度,每个投影屏幕配置 摄像机就可以了。

  弹着点检测模块由红外摄像机、线缆和图像采集卡、弹着点检测处理软件等组成。

  如果是实弹射击的弹着点检测,可以使用8-12μ波段的热像仪取代红外摄像机。

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