стрелковый тренажер

Формула изобретения

Стрелковый тренажер, содержащий оружие со спусковым механизмом, видеокамеру, закрепленную на оружии и связанную с видеовходом вычислителя, устройство отображения результатов стрельбы и мишенное поле с мишенями, отличающийся тем, что оружие со спусковым механизмом является боевым, тренажер снабжен звуковыми колонками, а оружие - двумя микровыключателями, первый из которых жестко закреплен на его рукоятке под спусковым крючком, а второй - на рукоятке под курком с возможностью замыкания электрической цепи при взводе курка, причем оба микровыключателя соединены последовательно и подключены к входу вычислителя, устройство отображения результатов и звуковые колонки подключены к выходу вычислителя, при этом видеокамера закреплена под стволом посредством кронштейна, мишенное поле установлено на расстоянии, заданном при выполнении реальных стрельб, мишени выполнены бумажными, а тренажер дополнительно снабжен тисками для закрепления оружия в режиме пристрелки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мишеням тренажеров для обучения стрельбе из стрелкового оружия без применения и с применением боеприпасов.

Известен способ слежения за источником излучения [1, 2], основанный на применении позиционно-чувствительных полупроводниковых элементов. Световой поток от источника излучения, сфокусированный объективом, вызывает изменение напряжений на токосъемных шинах в зависимости от координат светового пятна на поверхности фотоприемника. Недостатком оптико-электронной мишени на основе полупроводникового позиционно-чувствительного элемента является низкая точность из-за нелинейности характеристик и температурной нестабильности. Кроме того, существовавший уровень технологии производства не позволил получить позиционно-чувствительные элементы с требуемыми и идентичными параметрами.

Известна мишень [3], содержащая лазерный излучатель, установленный на оружии, и телевизионный приемник (камеру), установленный стационарно напротив экрана (мишени) тренажера. При нажатии на спусковой крючок на экране от лазера образуется световое пятно в точке попадания. Координаты пятна определяются с помощью телекамеры. Недостатком устройства является низкая точность из-за малой разрешающей способности телекамеры. Размеры поля регистрации (мишени) ограничены из-за ограниченного угла поля зрения телекамеры. Увеличение угла поля зрения телекамеры приводит к увеличению погрешности (шага дискретизации). В условиях группового боя возможно совпадение выстрелов разных стрелков. Одновременное определение координат их точек наведения невозможно. Даже в случае несовпадения выстрелов необходимо организовать функционирование регистрирующей аппаратуры так, чтобы идентифицировать, кому из стрелков соответствует данный выстрел.

Известен стрелковый тренажер Кудрякова [4], содержащий источник излучения, выполненный в виде секторной мишени, установленный на стрелковом оружии оптико-электронный приемник излучения, связанный с усилителем и схемой обработки сигнала. Мишень выполнена четырехсекторной с Х-образным расположением секторов и промодулированным излучением каждого из ее секторов, что позволяет из общего сигнала на выходе приемника излучения выделить сигналы, соответствующие секторам мишени. Оптико-электронный приемник состоит из собирающей линзы, в главном фокусе которого расположена диафрагма с калиброванным отверстием, и фотоэлемента (фотоприемника). Амплитуды выделенных сигналов прямо пропорциональны проекции площади соответствующего сектора мишени на фотоэлемент фотоприемника. Смещение оптической оси фотоприемника от центра мишени вызывает перераспределение амплитудных значений, что позволяет определить величину этого смещения т.е. координаты точки наведения. Недостатком данного устройства является трудность обеспечения равномерной освещенности секторов мишени из-за неоднородности излучения в разных направлениях, особенно в случае больших габаритов мишени, и из-за неоднородности просвечиваемого материала мишени, а также относительно небольшие размеры мишени, ограниченные углом поля зрения оптико-электронного приемника.

Ближайшим аналогом является стрелковый тренажер с оптико-электронным регистрирующим устройством по патенту US №4583950, который содержит комплект учебного оружия со спусковым механизмом, выполненным с возможностью замыкания электрической цепи при нажатии на спусковой крючок, оптико-электронные преобразователи, источник и приемник излучения. Недостатком известного тренажера является низкая точность измерения координат, невозможность однозначного определения причин неудовлетворительного выполнения стрельбы обучаемым (завал оружия, неправильное относительное расположение мушки и целика, плохое удержание точки прицеливания).

Цель изобретения заключается в устранении недостатков известных устройств путем создания стрелкового тренажера на базе серийных видеокамер, размещаемых на комплектах боевого оружия и подключенных к вычислителю, обеспечивающему высокую точность определения координат точки попадания, отображение на виртуальной мишени точки попадания во время попадания линии прицеливания в поле заданной мишени, а также формирование на виртуальной мишени траектории перемещения точки попадания с момента нажатия на спусковой крючок до момента спуска курка, вывод на монитор картины (относительное расположение мушки и целика на фоне мишени, точку попадания на мишени в данный момент времени, завал (угол наклона) оружия), которую обучаемый видит через прицел оружия, а также автоматизацию процесса обучения и оценку действий обучаемого.

Задача решается тем, что в стрелковом тренажере, содержащем оружие со спусковым механизмом, выполненным с возможностью замыкания электрической цепи при нажатии на спусковой крючок, оптико-электронные преобразователи, источник и приемник излучения, мишенное поле, введены вычислитель, устройство отображения результатов, звуковые колонки и два микровыключателя, первый из них жестко укреплен на рукоятке оружия под спусковым крючком, второй микровыключатель жестко укреплен на рукоятке под курком с возможностью замыкания электрической цепи при взводе курка, оба микровыключателя соединены последовательно и подключены к входу вычислителя, на оружии на кронштейне под стволом размещена видеокамера, которая подключена к видеовходу вычислителя, устройство отображения результатов и звуковые колонки подключены к выходу вычислителя, мишенное поле установлено на расстоянии, заданном при выполнении реальных стрельб, на мишенном поле размещены обычные бумажные мишени, оружие в режиме пристрелки закреплено в тисках, а в режиме стрельбы находится в руке обучаемого.

На чертеже изображено устройство тренажера.

Устройство содержит вычислитель (ЭВМ) 1, к выходу которого подключено устройство отображения результатов (монитор) 2, комплект боевого оружия 3, под стволом которого на кронштейне размещена видеокамера 4, под спусковым крючком 11 закреплен микровыключатель 5 фиксации нажатия на спусковой крючок 11, под курком 10 расположен микровыключатель 6 фиксации взвода курка 10, мишенное поле 7, установленное на расстоянии, заданном при выполнении реальных стрельб, на мишенном поле 7 размещены обычные бумажные мишени, тиски 8 для фиксации оружия 3 при выполнении пристрелки, к второму выходу вычислителя 1 подключены звуковые колонки 9.

Устройство работает следующим образом. После включения тренажера вычислитель 1 обеспечивает вывод на устройство отображения результатов (монитор) 2 окна с сигналом от видеокамеры 4 (мишенное поле 7) и изображения виртуальной мишени. В начале работы с тренажером выверяется линия прицеливания, для чего оружие 3 устанавливается в тиски 8, производится совмещение линии, проходящей через мушку и целик с нижней внешней границей "под восьмерку" мишени, после чего оружие 3 фиксируется в тисках. При этом изображение мишенного поля 7 через видеокамеру 4 и вычислитель 1 передается на монитор 2. После перевода вычислителя 1 в режим "ПРИСТРЕЛКА" в нем запоминаются координаты центра "десятки" выбранной мишени. После перевода вычислителя в режим "СТРЕЛЬБА" тренажер готов к выполнению стрельб. В этом режиме по изображению, полученному с видеокамеры 4, вычислитель 1 определяет смещение линии прицеливания по оси Х и оси Y относительно базовой линии, полученной в режиме пристрелки. Смещение определяется с учетом углов завала оружия 3. Частота расчетов - 25 измерений в секунду. При взводе обучаемым курка 10 оружия 3 нажимается кнопка микровыключателя 6, который замыкает свой участок электрической цепи и готовит ее к срабатыванию. Стрелок начинает прицеливание. В момент, когда линия прицеливания проходит через заданную мишень, вычислитель 1 начинает расчет координат точки попадания с частотой 25 вычислений в секунду. На основе этих вычислений на поле виртуальной мишени формируется изображение точки попадания, а под "восьмеркой" мишени изображается мушка и целик, относительное расположение которых зависит от того, в какой области находится точка попадания. Кроме того, определяется и выводится на монитор 2 направление и величина угла завала оружия 3. Эта информация позволяет обучающему видеть мишень глазами обучаемого, а в процессе тренировки своевременно указывать на допущенные ошибки и добиваться их устранения. Выполнив прицеливание, стрелок плавно нажимает на спусковой крючок 11. После выбора свободного хода через спусковой крючок 11 нажатие передается на кнопку микровыключателя 5, который замыкает всю цепь. Это состояние фиксируется вычислителем 1 и служит сигналом для начала записи с частотой 1 точка в секунду траектории перемещения точки попадания по виртуальной мишени. При этом положение точки попадания в области мишени не далее "девятки" сопровождается мелодичным звуковым сигналом, а за ее пределами грубым звуком. В момент спуска курка 10 цепь размыкается, что воспринимается вычислителем как выстрел и командой на выдачу соответствующего звукового сигнала и немедленное вычисление координат точки попадания, которая наносится на виртуальную мишень и выделяется цветом. Все точки, нанесенные на виртуальную мишень, соединяются линией. Координаты точек нанесенных на виртуальную мишень, соответствующее им относительное положение мушки и целика, а также направление и величина угла завала оружия запоминаются. Суммирование очков осуществляется в зависимости от настроек. Данные о стрелке и результаты выполнения упражнения запоминаются вычислителем, что позволяет в режиме "РЕЗУЛЬТАТЫ" просмотреть результаты и проанализировать ошибки, допущенные обучаемым при стрельбе. Результаты могут быть выведены на виртуальную мишень, расположенную на мониторе, как в виде точек, соответствующих выстрелам, произведенным при выполнении упражнения, так и в виде траектории из записанных в память вычислителя точек, предшествующих выстрелу.

Таким образом, реализация изобретения позволит сократить время и финансовые расходы на обучение стрельбе, повысить точность определения координат точки попадания в мишень, обучающему видеть на экране монитора картину, которую обучаемый видит во время прицеливания, и своевременно указывать на допущенные ошибки, а также автоматизировать процесс обучения и оценку действий обучаемого.

Литература

1. Авт. св. №225331 (СССР). Способ слежения за источником светового излучения // В.Д.Зотов, Г.Т.Катыс, Н.В.Кравцов, В.В.Широков по заявке №1112698/26-25 от 14.11.66. - Бюл. №27, 1968.

2. Авт. св. №213213 (СССР). Способ слежения за источниками светового излучения // Г.Т.Катыс, В.Д.Зотов, по заявке №1069106/26-25 от 24.03.66. - Бюл. №7, 1969.

3. US patent 4583950 by James E. Schroeder "Light pen marksmanship trainer", Apr. 22, 1986 - прототип.

4. Патент №2060437 С1, кл. F41G 3/26 (Россия). Стрелковый тренажер Кудрякова по заявке №92006402/08 от 16.11.92, Бюл. №14, 1996.