摘要：文章結合惠更斯原理的子波思想提出一種超聲傳感器報靶系統，當子彈穿過靶標時，彈頭波在其脈沖壓力作用下通過空氣介質向四周傳播，直至遇上微孔管，部分激波通過微孔管到達傳感器。接收信號采用無線傳輸模塊，通過解析各個傳感器的時差值來計算彈丸位置，以此實現彈著點自動報靶的系統。本系統對射擊瞄準點指示物無特定要求，結構簡單、定位精度高、不受外界環境影響，通過孔式傳感器和幕布的方式解決多位無干擾和連發的問題。
　　
　　關鍵詞：靶標；傳感器；幕布；指向性
　　
　　引言
　　
　　為了更好、更地訓練槍械持有者的射擊技能，解決傳統訓練設備技術落后、效率低等問題，更好地適應、通用、科學的訓練形勢，發展與之相適應的新的現代化訓練設備迫在眉睫。現有大多數自動報靶定位裝置的靶標皆為有形靶標。多數采用封閉式聲空腔結構，采用前后封閉靶板，對前后封閉靶板受彈數有一定的技術要求，1cm2多者8發、少者4發前后靶板就要修補。因而靶標的使用壽命低，更換修補次數多。另外，現有技術中的定位方法是利用彈丸的彈頭波到達靶面上的不同傳感器所產生的時間差，確定彈丸在靶面上的坐標。雖能較好解決彈丸定位，但是不能解決連發問題。因此，現有的聲電定位裝置存在以上缺陷，而且適用范圍也有一定的局限性。針對現有技術的上述不足，提出一種敞開形超聲傳感器的報靶系統，其結構簡單、體積小、重量輕、無耗材并且野外布設、便攜、射擊瞄準指示物材料無特定要求，定位精度高，能解決彈丸單、連發定位問題。是一種能很好適用于野外實彈連發射擊訓練、演習、戰場殺傷破壞評估中彈丸定位及自動報靶的聲電定位裝置。
　　
　　1、聲電定位原理
　　
　　聲電定位的主要優點在于測量精度高，工作與光照條件無關，可以全天候工作。
　　
　　對裝于“口”型布陣靶框內側的聲學傳感器來說，槍械類型和射擊距離不同，其探測到的傳感器信號不同，波形也會有所不同。在一個矩形木質框架上裝入若干個聲電傳感器，當彈頭從框架內穿過時，沖擊框架內的空氣使之產生擾動，形成一個沖擊波向周圍擴散（彈頭穿過點即為波源），離波源zui近的傳感器zui先捕捉到該波，啟動檢靶儀開始計時，其余各傳感器依次接收到該波，這樣就獲得若干個時間差，通過這些時間差及彈頭速度（波速），進行運算處理，就可以確定波源位置，即彈頭穿過位置。把這個框架作為射擊靶，就可以確定彈頭在靶子上的彈著點。其原理圖如圖1所示。　　
　　2、系統組成
　　
　　系統由靶標、檢靶儀、終端無線分機等組成。靶標由傳感器、靶框、聲學空腔組成，靶標采用木制薄框，附加2mm厚防彈鋼板，zui外層是特制靶板；如果裝在靶車上可以無線遙控，實現前后移動，滿足7m、15m、25m打靶的需要，靶標可以90°左右轉動和90°上下翻轉。終端無線分機由語音及換射手開關、工控主板、通訊模塊、數據處理器、機箱、電源等組成，便攜靶機通過天線接收前端的數據信號，攜帶方便，可以實現室內、室外、野外等多種訓練。敞開形超聲靶標利用飛行彈丸通過靶標時彈頭波到達不同傳感器所產生的時間差，確定彈丸在靶面上的位置。敞開形超聲靶標包括8支孔式傳感器、框陣陣列、防護鋼板、木質靶框、幕布、吸聲毛氈。
　　
　　2．1超聲傳感器的工作原理
　　
　　當子彈穿過靶標時，彈頭波在其脈沖壓力作用下通過空氣介質向四周傳播，直至遇上微孔管，部分激波通過微孔管到達傳感器。各個傳感器的時差由無線傳輸模塊傳給工控計算機，通過計算機解析來顯示彈丸位置，以此實現彈著點自動報靶。其結構簡單、定位精度高、不受外界環境影響，通過孔式傳感器和幕布的方式解決多位無干擾和連發的問題，射擊瞄準點指示物無特定要求。　　
　　根據惠更斯原理的子波思想：在波動的每一點，都有一個獨立的源，它為進一步傳播波創造條件，惠更斯還指出：“在一己知波前上的所有的點，都可以看作產生次級球面波的子波元，它們仍以在該媒質中的波速向前傳播”，見圖2。我們在傳感器的前端加上微孔管，所以傳感器接收波是有方向性的，而且通過實驗證明：波在每一個微孔管里傳播的時差是相同的，大約是210μs。其定位方法采用的是傳感器的時差計算方法，在其前端加上微孔管，不影響原來的計算方法，只是傳感器的坐標應該輸入其微孔管前端的坐標，統一把波在微孔管里的傳播當作一系統誤差，在軟件后端處理。圖3所示為超聲傳感器在靶標中的布陣將針式指向性傳感器針管按逆時針走向，裝入木質靶框上。當彈頭波穿過靶面時，傳感器指向直接決定對有效波的采集情況，如何只對本靶面波源敏感，而屏蔽相鄰靶位與環境噪聲的影響，是定位系統研究的一個重要方面。在實際應用中，我們通過反復實驗，得到了針對超音速敞開靶標使用的傳感器布陣。在孔式傳感器的后端給傳感器作了很好的封閉處理，在靶框外0．5m處幾乎接收不到波，為了更好地實現野外連發射擊，我們在兩相鄰靶框中間加一幕布，完*了相鄰靶位間的干擾問題，見圖4（其中9：幕布，10：敞開形靶標）。
　　
　　3、實驗結果與分析
　　
　　實驗是在專業射擊場內進行的，在現有封閉空腔的自動報靶系統的基礎上，后端軟件處理和封閉空腔的自動報靶系統的軟件處理相同，都采用無線方式接收數據。實驗環境溫度：25℃左右，彈丸著靶速度大于340m／s，彈丸直徑為7．62mm，靈敏度設為70，射擊距離為25m，79微沖實彈射擊，各個傳感器來數情況和報靶結果的對比見表所示1，從實驗中任意選幾組。（其中的“新”為針式聲傳感器，“舊”為普通傳感器）　　
　　儀器采集到四個通道的傳感器的波形即聲壓曲線圖如下：此波形的*個波峰都為正峰，而且后面的波峰值基本都小于*個波峰值，所以為聲信號的正確提取創造了良好的基礎，振蕩持續時間在2000μS之內。
　　　　
　　其中的255表示傳感器沒有來數，由此結果可以看出：如果沒有幕布，還是有很大的幾率報靶；有幕布的情況下，在靶標外射擊，本靶標不報靶，所以加上幕布很好地解決了相鄰靶位間的干擾以及連發問題。
　　
　　目前，我們所做的封閉空腔自動報靶系統在國內屬于*，多家射擊場正在使用此技術。從誤差比較的結果來看孔式敞開形靶標的誤差值都在允許范圍之內，即一個彈徑之內，所以新的靶標能報靶，適用于現代化射擊場館使用。而且與現有的聲電自動報靶系統相比還具有以下優點：1）易于隱蔽、防護、體積小、重量輕、便于攜帶；2）多靶位情況下可進行連發射擊自動報靶。定位精度高且性能穩定可靠，也就是說，其報靶精度在整個布陣區域內比較均勻，zui大誤差3mm；3）靶標采用敞開形，解決了靶標使用壽命低的問題，不用更換修補。
　　
　　4、結語
　　
　　本系統能簡單、實用、迅速、準確進行定位及自動報靶，有效地解決了現階段大量適用于*、*野外點射、連發射擊訓練等問題。