[发明专利]用于确定子弹弹丸在目标平面上的位置的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于准确地确定子弹在射击盘或目标平面上的弹着点(point of impact)以及可选地确定射击者的位置的方法和系统。

背景技术

用于确定子弹在目标盘平面上的弹着点的类似的现有技术的方法和系统不能达到足够的精度。特别是在短射程的、小型目标的射击比赛中，这是重要的。举一个示例，ISSF(国际射击运动联合会)对于10米气步枪的精度要求是±0.125毫米。

发明内容

所提出的发明解决了以上的问题并且提供了在子弹的弹着点的指示的精度中的显著改善。

本发明的主要特征被在独立权利要求中公开。本发明的另外的特征由从属权利要求来定义。

本发明的主要原理是使用多个光幕，其可以由发光二极管以及光敏传感器形成，并且其被以预定的图案布置，用于通过检测凭此投射的阴影来记录子弹弹丸穿过预定的(光)平面时的时间。在所测量的时间之间的差和/或所测量的时间自身然后被用于计算子弹已穿过的一个或多个光平面所在的点的坐标，以凭此能够计算子弹已经击中目标平面的中心所在的点。子弹的速度还可以被计算，并用于以上的坐标的计算中并因此计算子弹在目标平面上的中心点。目标平面可以被布置或定位在具有预定图案的光幕的系统的目标盘/目标盘布置的后面或前面。

为了计算子弹在目标平面(对于3D平面)上的弹着点，必须至少在两个坐标轴上计算坐标。随后的解释仅论述在这些坐标轴之一(即，对于2D平面)上的坐标的计算(因为其假设可以用基本相同的方式计算其他坐标轴)。虽然在一些情况中可能必须通常基于以经验得出的模型来考虑子弹的减速，但是本描述将假设子弹的速度在整个目标盘/目标盘布置中是不变的。另外，本文解释中，还假设子弹的弹道平行于与目标平面正交的计算坐标轴。存在用于计算子弹已穿过光平面所在的点的各种方法，但是对此进行解释的最简单的方式如下：两个平行的平面用于计算子弹沿着计算坐标轴的速度。在子弹穿过两个平行的平面时的时间之间的时间差的测量和关于平面之间的距离(沿着所述计算坐标轴)的信息使该计算成为可能。另外，需要在子弹穿过相互不平行(相对于所述坐标轴)的两个平面时的时间之间的所测量的时间差。因为子弹的速度已知，针对所测量的时间差，我们还能沿着计算坐标轴确定在光平面之间的距离。针对将得到的此距离，这允许我们沿着坐标轴确定在哪里子弹一定已经穿过了光平面。

为了进一步提高在光平面的定位中和/或在执行计算中的精度，人们需要考虑子弹具有宽度和形状，使得子弹的中心不一定首先穿过光平面。可以通过利用以下项中的一项或多项来消除其影响：

-使用与所述目标平面呈角度a和角度b＝-a定位的光平面进行测量的时间将以被时移(time-shift)相同的量，使得对于子弹的中心，时间差将相同。在这样的情况下，沿着子弹的中心直接执行计算。

-通过测量子弹穿过平行于射击盘或目标平面的参考平面相对于与该参考平面成角度a和b＝-a定位的两个平面的时间差，将在子弹的阴影宽度的每一侧上获得测量。使用这一技术，人们可以形成关于子弹的阴影宽度的测量，以凭此能够将子弹的中心计算为在这些边缘之间的中间的点。

-通过假设弹丸的给定的形状和尺寸或使用以经验得出的参数，这种类型的影响可被校正到某个程度。

关于精度，还应当注意，子弹的弹道不一定以平行于计算坐标轴的方式通过(视差误差)。这可以以几种方式来处理：

-将光平面进行定位，以便能够计算平行于目标平面并且可以被定位成与其充分接近的平面上的点。

-计算沿着子弹的弹道的几个点,以能够计算子弹的弹道的角度(除了坐标以外)。人们然后可以基于子弹的弹道是直的或遵循预定路径的假设，在已知射击距离的假设下能够外推出沿着子弹的弹道的任意点，并且凭此计算子弹在随机定位的目标平面上的弹着点或者子弹被从哪里向着目标盘开火。