警用互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統綜述*

王平 陳君武 馬紅平 沈天煒 甘肅政法學院公安分院

警用互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統概述

（一）系統介紹

警用互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統，是將計算機多媒體技術與聲電、熱成像探測定位及激光技術等報靶技術相結合的一種新型自動報靶系統。它是一種高科技訓練器材，可進行實彈射擊、模擬射擊訓練。其訓練方法是將實際案例的場景拍成教學片或三維動漫設計制作，由計算機控制，通過投影儀放到大屏幕上，產生實際場景環境和聲響效果，射擊訓練人員如臨其境，根據屏幕上出現的各種突發情況，來練習使用槍械射擊的反應能力以及面對突發事件時的處理能力，人機互動，人人互動，訓練人員射擊的時刻和擊中靶位都被迅速記錄到計算機內，最后對成績作出判斷和統計，以此來提高學員戰術訓練水平和執法能力。

（二）技術發展

國內在實彈自動報靶領域采用的技術主要有子彈開關、線圈靶、光幕靶、攝像處理技術、光電定位、聲電定位、熱成像探測定位及激光技術，這些報靶系統在使用時各有側重。七十年代初，子彈開關利用兩塊平行的導體來實現定位，此技術漏報率高，已經鮮有用戶；八十年代，線圈靶技術簡單，但精確度不高，也已基本淘汰；光幕靶由于受環境影響較大，技術不完善，適用于全封閉靶場；攝像處理技術開始應用于射擊報靶系統，將利用攝像技術采集到的視頻，通過計算機傳輸到電視機的一種報靶系統，技術落后，精確度低，現已基本淘汰。進入二十一世紀，隨著世界軍事技術的發展，軍工技術軍轉民，在軍工企業的帶動下，光電定位及聲電定位技術、熱成像定位及激光定位技術等取得了迅速發展。光電定位系統通過檢測子彈上靶時對激光網絡的阻斷情況對彈著點進行定位，能夠達到較高精度；聲電定位技術利用子彈穿過封閉聲學空腔產生的擾動波對彈頭彈丸進行定位，特點是受外界環境的影響非常小，也保證了定位的精度與穩定性；熱成像定位是利用紅外熱成像的原理進行彈頭彈丸定位，該技術主要受紅外熱成像技術發展而發展；激光定位技術是在靶板前形成一道激光幕，子彈穿過靶板前，先穿過激光幕，子彈穿過激光幕時產生擋光現象，實現子彈定位。當前，聲電定位技術、熱成像定位技術及激光定位技術這三種技術或多種結合技術，占據了中國警用互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶的主要市場。隨著科技的發展，還會出現更多先進的互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統。

（三）系統實現

警用互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統可實現受訓人員佩帶激光發射裝置與屏幕中敵軍或恐怖分子進行交互射擊，同時訓練影像課目可以在后期更新和定制化開發。實彈射擊館能夠滿足不同天候、不同地形、不同角度、不同場景、不同條件的單兵、小組全天候射擊訓練需要，實用系統設定、控制環境的變換各種聲音等虛擬化效果，能夠在指揮人員的操控下營造逼真的訓練氛圍，加強受訓隊員在復雜、不利作戰氣候條件下的實戰訓練。

警用互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統采用兩套實彈/模擬射擊電影靶自動報靶系統來實現實時對戰模擬，以達到更加逼真的訓練效果。

警用互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統組成及功能

警用互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統組成必須滿足三大功能：1．可使用各種真槍實彈射擊，屏幕上的畫面對射擊效果迅速作出反應，產生高度逼真的訓練效果；2．也可使用仿真槍進行射擊訓練，是一種雙功能射擊模擬訓練系統，用戶在使用中可隨意選擇；3．使用兩套系統可進行互動射擊，即兩人實時模擬對戰訓練。警用互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統由軟件和硬件兩部分組成。

（一）系統軟件組成部分

（1）基礎科目訓練軟件，包括：固定目標、移動目標、閃現目標等實彈彈著點識別圖像處理；模擬彈著點識別圖像處理；光電探測彈數統計系統等軟件，主要作用是實時監測統計子彈射擊彈數。

（2）影-人情景互動射擊訓練科目訓練軟件，包括各種實景拍攝節目，案例實景模擬再現，案例實景射擊處置，動漫節目，CS節目等軟件。

（3）人-人實時對抗射擊訓練科目訓練軟件，包括單兵戰術對抗，戰術掩護，火力掩護等科目，實時對抗處理。

（4）實景拍攝情景影像訓練節目，編輯、制作影像訓練節目播放軟件。

（5）常用警用互動器械功能軟件，包括辣椒水、警棍、手電筒等常用警用器械檢測功能軟件。

（6）射擊訓練數據、成績等記錄、存儲、打印功能軟件。

（7）射擊訓練過程影像資料存儲、回放、評判功能軟件。

（8）人員檔案及數據庫管理軟件。

（9）攝像機控制軟件及監控記錄。

（10）成像儀控制軟件，包括：聲電控制軟件、紅外攝像控制軟件、熱成像控制軟件，激光控制軟件等。

（11）投影機控制軟件。

（12）天候、通風等控制軟件，如打雷、下雨、閃電、下雪等不同季節、天氣氣候、場景情景再現控制軟件等。

（13）系統軟件升級。根據技術發展，整體系統及軟件實現升級更新。

（二）系統硬件組成部分

下圖所示為實彈射擊系統主要硬件組成圖。

（三）系統組成功能

1．基本功能

（1）實彈射擊功能；

（2）互動實彈/模擬射擊功能；

（3）影像場景不少于60項。

2．實施各種標準或非標準靶型射擊訓練

（1）能自行選擇靶標的場景畫面，包括室內靶場、室外靶場、野外場地等；各種動態靶標：三維移動靶、二維移動靶、起倒靶、隱顯靶等；

（2）能自行選擇進行各種戰術射擊訓練；

（3）可進行單人、多人射擊訓練；

（4）可進行單屏、多屏射擊訓練；

（5）射擊成績自動生成儲存、回放、打印；

（6）光電探測彈數統計系統。

3．影-人實戰情景互動射擊訓練

（1）系統能在1屏、2屏播放各種實戰情景射擊訓練節目，完成實彈、模擬影-人實戰情景互動射擊訓練；

（2）實戰情景射擊訓練節目具有命中跳轉的功能，如：命中頭部直接斃命，擊中腿部跪下等；

（3）每個目標能夠判定9個人體的不同部位區域（即：頭、頸、左胸、右胸、左臂、右臂、腹部、左腿、右腿）；

（4）節目支持9個不同部位區域的情節跳轉；

（5）支持5種互動設備(喊話控制、警棍、辣椒水、手電筒、掩體)的情節跳轉；

（6）實現不同光線條件下的模擬仿真；

（7）射擊成績教官評判；

（8）射擊成績儲存、回放。

4．人-人實時對抗射擊訓練

（1）系統具有外部視頻、音頻信號輸入功能，可將現場拍攝的圖像投影到訓練室屏幕上進行實時訓練；

（2）支持警棍、手電筒、辣椒水等常用警用器械的交互使用；

（3）具有判定命中結果功能；

（4）具有射擊結果儲存、回放、評判功能。

5．反恐射擊訓練

（1）移動雙面靶射擊訓練

靶標整體在屏幕上做多向移動，同時靶面做翻轉運動，靶面呈現給射手敵、友兩個不同的畫面，訓練射手的反應速度。靶標運動速度可調，靶面停留時間長短可調。系統能自動報靶（即命中彈數、未中彈數、誤射彈數等）。

（2）升降靶射擊訓練

將靶標模擬安裝在靶壕內或障礙物后，總機控制靶標自動升降，靶標的升降速度及停留時間可任意設定。系統能自動報命中彈數、未中彈數。

（3）橫向運動靶射擊訓練

1個或多個靶標（人形靶、跑步靶等）在屏幕上做反復橫向運動，訓練射手對運動目標的射擊訓練，靶標的運動速度可調。系統能自動報命中彈數、未中彈數。

（4）歹徒劫持人質靶射擊訓練

屏幕上顯示不同歹徒劫持人質的場面，訓練射手處置劫持人質案的能力。系統能自動報擊斃歹徒、誤傷人質的結果。

（5）狙擊靶射擊訓練

狙擊射擊訓練采用人體部位靶標，靶標的部位及大小可調，可供不同水平的射手訓練。系統能自動報命中彈數。

（6）隱現靶射擊訓練

在某一障礙物或掩體后有歹徒出現或隱蔽，模擬實戰中的情節，訓練射手快速反應的能力，歹徒隱現速度可快可慢。系統能自動報命中目標、次數。

6．訓練節目及編輯

系統提供訓練節目編輯工具，支持常見視頻格式，支持全高清（1080p）格式視頻，可自主編輯基礎科目、應用科目、實景科目。

7．其它系統功能

（1）系統具有較強的開放性，可根據使用單位的不同特點，如公安、武警、部隊等，或是訓練內容，進行針對性的修改及擴展各項功能；

（2）系統可在原有的基礎上進行無障礙升級。提供科目編輯工具軟件，可自主編輯訓練科目內容；

（3）支持后臺程序管理，配有數據庫系統。系統具有成績顯示、評判、儲存、打印、記錄、回放、查詢、存檔等功能，并提供標準接口，可接入其它數據庫管理平臺；

（4）系統配備有64式手槍、77式手槍、54式手槍、92式手槍、左輪手槍、79微沖、95半自動步槍、81式步槍激光槍，在節省彈藥，安全可靠的同時最大限度的模仿真實射擊的感覺。激光槍經過特殊處理，配合其它輔助設施，可區分槍支編號，便于判定隊員成績；

（5）系統配有多功能掩體，該掩體可通過過程控制或手動控制升起或落下，可隨意移動、組合，可隨時更換類型。掩體上帶有多種傳感裝置，可偵測隊員躲閃動作及其在掩體后躲閃的時間，如隊員消極抵抗，躲避超過系統設定的時間，掩體將發出提示，甚至使隊員手中激光槍失靈；

（6）系統具有感應訓練人員活動情況的功能，投影視頻隨之情節跳轉、場景變換、視頻停動。

警用互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統的特點

警用互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統是主要由各功能服務系統通過有效的無線或有線網絡連接，再由電腦服務器軟件系統集中處理、控制而形成的自動報靶系統，具有以下系統特點：

（一）強大的互動性能

寬屏幕影像人機互動射擊訓練可以充分體現受訓官兵判定場景信息做出正確判斷，果斷快速做出精準射擊能力，如果在屏幕中歹徒開槍射擊前沒有將其有效擊斃，則自動跟蹤反擊系統將快速的發出激光將受訓官兵擊斃，達到人機互動對抗效果。

（二）兩屏分離組合式可移動投影

實彈射擊方艙投影系統由兩屏投影共同組成，可方便快速的分離和組合。

當兩屏投影分離隔開并且中間加上防彈隔檔，在各自訓練區域擺放上合適的遮擋掩護道具時，就形成了兩個完全不同的、獨立的實景對抗作戰環境。通過投影屏幕能看到對方的實景影像，并可對屏幕中的受訓官兵進行射擊訓練，從而達到很好的真槍實彈的實景對抗訓練效果。

當兩屏投影合并組合拼接在一起時，整個射擊屏幕就形成了一個大視角、更加形象逼真的寬屏訓練場景，可供多名受訓官兵同時進行訓練。

（三）多靶位實彈射擊

多靶位實彈射擊系統射擊訓練區域，通過身邊各自的靶位射擊顯示設備就能即時掌握自己的射擊情況和系統統計顯示出的分析結果。

（四）精準的實彈彈點采集定位

實彈射擊采用先進的聲電定位技術、激光定位技術、熱成像定位技術，是先進穩定的自動報靶技術設備，也保證了定位的精度與穩定性。能準確無誤的顯示出受訓官兵的實際彈著點，達到很好的實彈射擊訓練效果。

（五）成績統計分析

實彈射擊中所有的訓練科目軟件均配有相應的成績統計分析系統，能及時準確的顯示出受訓官兵射擊訓練情況，客觀的體現出受訓官兵射擊訓練水平。

訓練成績由控制臺統一管理與操控，并且系統能夠自動記錄訓練過程錄像，顯示生成射擊成績并評定訓練成績。另外根據觀摩需要，控制室還可將訓練信息（作戰影像、時間、訓練課目、成績等）同步傳輸到觀摩室或訓練基地會議中心供指揮人員和觀摩人員對訓練進行指導分析。

警用互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統實現功能

為實現科技化、現代化、人性化的高仿真模擬訓練，警用互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統從多方面多角度進行訓練科目規劃設計，“情景”訓練，突出實戰，達到戰訓合一，可實現以下多種射擊訓練功能。

（一）寬屏幕人機互動對抗射擊訓練

系統采用高科技的仿真模擬技術真實再現實戰中可能發生的各種突發事件，突破了傳統的雙屏幕投影方式，采用寬屏幕（2屏幕）對接技術，可再現室內外多方位場景，使反恐怖訓練能體現更震撼、更真實的視覺和現場效果。系統可實現受訓人員和屏幕中犯罪分子、暴徒或恐怖分子進行實彈交互射擊，同時訓練影像課目可以在后期更新和定制化開發。使用人機對抗反擊發射器，自動跟蹤訓練人員，發射激光信號，與屏幕上出現的人物相互對抗射擊。

影-人互動射擊是指影幕播放各種訓練節目，警察可持激光模擬槍、真槍對節目中設置的各種訓練情景進行射擊。節目中有劫持人質、追捕、歹徒對抗、查緝等各種實戰情景。

（二）紅、藍方真人實景影像對抗射擊訓練

紅藍雙方通過各自屏幕同步反映對方情況，受訓人員可“面對面”進行室內實彈、激光射擊對抗，并根據需要可任意組合成不同室內場景。把室內分為兩部分A區和B區，適合分隊對抗射擊訓練。

采用真實場景射擊對抗訓練方法，訓練雙方可利用場景中地形地物進行分組反恐戰斗訓練，可用實彈射擊或激光模擬射擊。系統分為兩個場景，把各自場景傳輸到另一方大屏幕中，訓練隊員在本場景中進行戰術訓練，并對另一方的大屏幕場景進行射擊對抗，使用這種訓練方法可使雙方進行互動對抗射擊訓練，并可使用實彈射擊，增加了實戰效果。

（1）訓練方式：可分紅藍方，多人小組訓練；

（2）適用方式：各種槍械實彈射擊和激光模擬射擊；

（3）成績評定：實時記錄擊中對方的部位和次數,評定和顯示雙方成績；

（4）雙方隊員可分紅方、藍方；

·紅方：1～5名，可編號

·藍方：1～5名，可編號

（5）擊中有效部位：頭部，胸部；

（6）實時記錄雙方隊員射擊情況，擊中后被擊中隊員可發光報警和煙霧報警；

（7）記錄射擊次數：被擊中次數，擊中部位和評判總分。

特點：在場隊員可按順序編號，雙方隊員射擊時間準確記錄，對抗射擊時可區別誰先開槍和擊中。

（三）警察大綱科目、配套影像靶射擊訓練

系統提供全景合成影像視頻節目，可進行影像對抗訓練，各種動態人物和各種突發事件場景射擊訓練。配有紅外反擊器，可實現屏幕和人進行對抗。系統將根據記錄受訓人員的開槍時間及擊中部位，有效的判斷受訓人的射擊水平。訓練節目不僅可以模擬出各種真實的恐怖事件，還可以按教官的意志改變節目播放順序，減低受訓人員對節目的適應性。

庫內提供了各種不同類型基礎訓練課目，胸環靶、移動靶、人型靶、人體部位靶、人臉記憶靶、人質靶，提供開放靶標編輯系統，能方便設計背景，射擊目標靶位，如起倒，旋轉，移動，曲線運動，隨機出現等。

（四）幻燈影像投影射擊訓練

系統可選擇單屏或雙屏兩種不同形式進行快速射擊訓練，幻燈片場景內容方便靈活多變，制作簡易，幻燈片更換時間可單獨設置，圖片場景中擊中目標可設置不同的得分值，同時可設置人質和危險爆炸物等。

（五）現場觀摩實現科學教學示范訓練

所有參加培訓學習的相關人員可在觀摩室進行現場觀摩，經過教學示范訓練演示后，把學習到的方法經驗帶回各自的訓練基地進行實踐，從而把科學成熟與先進教學的訓練方式、方法進行推廣。

（六）實彈射擊系統訓練科目編輯系統

隨著受訓學員使用實彈射擊系統次數增多、時間增長，可能會感覺訓練科目內容固定并且熟悉，從而影響預期的訓練效果，因此影像視頻訓練科目編輯系統顯得特別需要。

編輯系統軟件功能是對射擊訓練的視頻素材進行加工，標記視頻中的匪徒和爆炸物等對象。用戶經培訓后可方便使用DV高清攝像機，拍攝實戰影像訓練科目，經編程處理后可直接用于射擊訓練。

幾款實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統介紹

（一）實彈模擬射擊影視靶激光自動報靶系統

激光自動報靶系統利用大面積激光光幕，采用半導體激光器作為光源，經光學系統形成大面積激光光幕靶區，用該激光靶組成區截裝置。彈丸通過光幕時，光電探測器獲得彈丸過靶信號，直接由高速A/D采集卡獲取，再由計算機進行處理得到彈丸的準確定位。激光幕槍彈定位技術是北京信安通靶場裝備技術有限公司的一項發明專利，這項技術從根本上解決了自動報靶設備的靶板上有彈孔就會產生漏報的技術難題。它對槍彈的定位靠的是激光幕，與靶板的損壞程度無關，創造性的提升了自動報靶設備的技術水平。靶場可進行精度射擊訓練，也可進行激光模擬/實彈射擊影像訓練。

（二）實彈模擬射擊影視靶聲電自動報靶系統

聲電靶的原理是利用聲電傳感器陣列組成靶面來接收超音速彈丸通過靶面時產生的激波信息，通過激波掠過配套傳感器陣列時的脈沖形態與傳感器之間的幾何關系，以及其自身物理特性的數學建模，進而計算出彈丸著點的精確坐標。聲靶在使用中不受彈丸材料的影響，使用方便，抗干擾能力強，只要實地調整好壓力傳感器的有關參數就可以獲得較高的測量精度。目前，奧運會比賽使用電子報靶系統，這種系統具有成本低、自動化程度高、抗干擾能力強，能精確測出子彈偏離靶芯坐標位置等特點。

奧運會射擊比賽及各種國際射擊比賽用自動報靶均為聲定位技術，由此可見聲定位技術的精度和穩定性。

（三）實彈模擬射擊影視靶光電自動報靶系統

光電自動報靶系統通過實時捕捉子彈穿過靶標光幕時所產生的光電信號實現彈著點定位，該系統以發光裝置構成的光電靶作為檢查彈著點的裝置，以單片機為核心構成數據分析處理系統，能夠準確的得到子彈彈著點的坐標和相應的環數，并且可以有效地建設錯誤和漏報的情況。光電靶報靶系統由X、Y兩個方向上的激光網絡構成，將普通靶紙置于激光網絡之間與之同軸，當子彈打破靶紙，并穿越激光網絡時，會阻斷相應位置處X、Y兩個方向上各一路激光（x、y），從而使接收裝置（光敏管）開關狀態發生變化。通過對光敏管開關狀態進行編碼，便可將子彈穿過時對應的光敏管狀態進行記錄，利用單片機對該信號進行處理，便可得到彈著點的坐標和環數。

（四）實彈模擬射擊影視靶紅外熱成影、激光自動報靶系統

此款實彈模擬射擊影視靶系統，其方艙采用先進的紅外熱成影設備和高對比度激光采集設備分別對子彈穿過屏幕時產生的熱點和模擬槍支發出的激光點進行快速精準采集，經過系統采集軟件分析處理后，能準確無誤的顯示出受訓官兵的實際彈著點，達到很好的模擬射擊訓練效果。該系統可影像360°環境模擬射擊訓練，訓練設備運用激光發射器和對抗服裝，采用高科技的仿真模擬技術真實再現實戰中可能發生的各種突發事件，可再現室內外多方位場景，使作戰訓練體現更多、更真實的視覺和現場效果。

總結與展望

警用互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統是為了提高射手在面對射擊目標時使用槍械的快速反應能力和案情快速判斷能力，應用現代高科技研發出來的綜合射擊訓練系統，是貼近實戰，能模擬多情景進行實彈戰術訓練的方法。系統設計訓練科目緊貼警務技能訓練要求，突出實戰，達到戰訓合一，如出槍速度、射擊速度、人機對射、聲光電模擬四季不同環境、人人對抗案例教學等，訓練射手在面對各種復雜場景時，360°全方位處理突發事件的能力，如歹徒劫持人質、恐怖分子利用各種掩體進行抵抗等等。應用這種技術規范的高科技訓練系統進行各種射擊訓練，可以提高學員的戰術訓練水平、提高執法能力和實戰水平。運用影視處理技術的自動報靶系統，在國內外都有相應的研究，但實際系統的功能需要與性能指標各有差異，所應用的原理和技術手段也不盡相同，因此可以從多方面進行技術開發，拓展數字影視及自動報靶精確定位領域，滿足不同系統的不同需要。隨著科技的發展，還會出現更多先進的互動實彈/模擬射擊影視靶自動報靶系統技術，如正在研究開發的水炮互動實彈模擬射擊影視靶自動報靶系統，突出實戰場景戰術訓練，系統先進，但設備成本大，場地要求高。隨著科技和經濟的發展，這些新技術都將陸續應用到警察實戰訓練當中，為提高公安民警訓練水平和執法能力起到重要作用。

[1]陳剛.“神光Ⅲ”裝置靶場結構設計[N].中國工程物理研究院科技年報(2009年版).

[2]鄒繼京．警用室內靶場專用設備的配備分析[J].公安教育, 2004.

[3]徐未強．靶場光學測量設備仿真訓練系統的設計[J].現代電子技術,2010.

[4]王繼平.一種實用的靶場紅外運動目標檢測方法[J].激光與紅外, 2011.

[5]李阿楠.聲波武器的作用機理及其在反恐處突中的應用[J].警察技術, 2004(04).

[6]趙洋,楊全民.國外警用技術及裝備發展新動向[J].警察技術, 2010(03).

[7]應運溫.國內外警用器材發展現狀及趨勢分析[J].警察技術, 2004(05).