Мультимедийный интерактивный стрелковый тир
Мультимедийный интерактивный стрелковый тир содержит защитную галерею 1, в которой на одном конце размещен проекционный экран 2, а на другом - расположен многоместный рубеж 3 стрельбы с индивидуальными кабинами 8 и мониторами. Между экраном 2 и рубежом 3 стрельбы размещены электронно-оптический прибор 4 наблюдения с блоком 5 сопряжения сигнала, связанным с компьютером 6 управления, а также мультимедийный потолочный проектор 7 фронтального проецирования на экран 2, выполненный в виде сенсорного экрана из светлой вакуумной резины. Прибор 4 наблюдения и мультимедийный проектор 7 снабжены противопульной защитой, выполнены с потолочным креплением и расположены на одинаковом расстоянии от экрана 2. Экран 2 выполнен толщиной 2 мм, с соотношением длины и ширины 2:1, и выполнен с возможностью визуализации теплового следа при поражении мишени и имитации ответного огня. Прибор 4 наблюдения выполнен в виде тепловизионной видеокамеры или в виде микробалометрической видеокамеры, например, с матрицей аморфного кремния, в обоих случаях реализации выполнен с возможностью регистрации теплового следа при поражении мишени на экране 2. Проектор 7 выполнен с возможностью проектировать на экране одновременно несколько стационарных или подвижных мишеней. Компьютер 6, прибор 4 наблюдения, блок 5 и проектор 7 снабжены источником бесперебойного электропитания, при этом компьютер 6 снабжен принтером для печати результатов стрельбы. Программное обеспечение и аппаратная конфигурация компьютера 6 обеспечивает управление проектором 7, а также прием и обработку информации с прибора 4 через блок 5. При этом обеспечено разнообразие мишеней, разнообразие функциональных возможностей для реальной стрельбы, возможность создания разнообразных целей для каждого стрелка в интерактивном режиме, возможность быстрой оценки и фиксации результатов стрелков.
Полезная модель относится к технике обучения стрельбе и предназначена для тренировки в стрельбе подразделений силовых структур с применением любого оружия, стреляющего реальными патронами, охранных и ведомственных подразделений из служебного оружия, спортсменов для стрельбы из спортивного оружия любого калибра, школьников из пневматического и мелкокалиберного оружия, простых граждан из травматического оружия самообороны.
Известны конструкции стрелкового тира SU 
878323, 1014578, RU 6230, 22385, 60199, 61405, 2018778, 2092775, 2095732, 2255294, 2321819, 2003113531, US 4260160, 4290757, 4647783, 6296486, 7329127, 2008/0302026, DE 10042982, 19519503, 19815573, 29921081, CH 655789, FR 2170538, 2304052, 2504669, JP 11-108596.
Известен стрелковый тир с устройством автоматического определения места попадания, в состав которого входят две мишени, попеременно устанавливаемые в плоскости цели, устройство для определения точки попадания, связанное с оптическим индикатором, процессор, активируемый стандартным бланком, определяющий режим работы тира (CH 655789).
Недостатками этого тира являются разрушаемость мишеней и ограниченность их количества, узость функциональных возможностей, ограничивающая разнообразие положений мишени, отсутствие возможности быстрого сравнения и фиксации результатов стрелков в режиме реального времени.
Наиболее близким к предлагаемому относится тир, содержащий ИК-камеру, соединенную с устройством обработки видеосигнала и вычисления координат попаданий, в качестве которого используется компьютер. В этом известном устройстве снимают тепловую картину стационарной мишени в инфракрасном (ИК)-диапазоне. Проводят для каждого пикселя кадра сравнение отклонения его температуры от средней температуры по кадру с пороговым значением. По совокупности точек с температурой выше пороговой определяют круговую зону попадания, а центр круговой зоны принимают за центр попадания (JP 11-108596, прототип).
Недостатком этого устройства является ограниченность разнообразия мишеней, ограничение времени непрерывной работы стенда при интенсивной и кучной стрельбе вследствие понижения достоверности определения координат попаданий (при интенсивной и кучной стрельбе) по мере накопления следов недавних попаданий, которые, хотя и остывают, но долго остаются превышающими температурный порог и вносят ошибки, отсутствие контроля результатов в реальном времени, пригодность экрана и проектора для обеспечения стрельбы только одного стрелка.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного мультимедийного интерактивного тира огневой подготовки и расширение арсенала мультимедийных аппаратных тиров огневой подготовки.
Технический результат, направленный на решение поставленной задачи, состоит в том, что обеспечено разнообразие стационарных и подвижных мишеней, не ограничено время работы экрана, при этом имеют возможность одновременно стрелять несколько стрелков, обеспечены разнообразие функциональных возможностей для виртуальной и реальной стрельбы, возможность регулирования рубежа стрельбы, возможность быстрой оценки и фиксации результатов стрелков в реальном времени в интерактивном режиме.
Сущность полезной модели состоит в том, что мультимедийный интерактивный тир огневой подготовки содержит защитную галерею, в которой с одной стороны размещен проекционный экран, а в противоположной стороне - многоместный рубеж стрельбы и компьютер управления, причем между экраном и рубежом стрельбы размещены электронно-оптический прибор наблюдения с блоком сопряжения сигнала, связанным с компьютером управления, и мультимедийный проектор фронтального проецирования на экран, который выполнен с возможностью визуализации теплового следа при поражении проецируемой мишени.
Предпочтительно экран выполнен из светлой вакуумной резины, с соотношением длины и ширины 2:1, электронно-оптический прибор наблюдения выполнен в виде тепловизионной видеокамеры или в виде микробалометрической видеокамеры с матрицей аморфного кремния.
При этом мультимедийный проектор выполнен с возможностью проектировать на экране одновременно несколько движущихся мишеней и имитации ответного огня, компьютер управления, электронно-оптический прибор наблюдения и мультимедийный проектор выполнены с потолочным креплением и снабжены противопульной защитой, а также снабжены источником бесперебойного электропитания, при этом компьютер снабжен принтером для печати результатов стрельбы.
На чертеже изображена схема мультимедийного интерактивного стрелкового тира.
Мультимедийный интерактивный стрелковый тир содержит защитную галерею 1, в которой на одном конце размещен проекционный экран 2, а на другой - расположен многоместный рубеж 3 стрельбы с индивидуальными кабинами 8 и мониторами (не изображены). Между экраном 2 и рубежом 3 стрельбы размещены электронно-оптический прибор 4 наблюдения с блоком 5 сопряжения сигнала, связанным с компьютером 6 управления, а также мультимедийный потолочный проектор 7 фронтального проецирования на экран 2, выполненный в виде сенсорного экрана из светлой вакуумной резины. Прибор 4 наблюдения и мультимедийный проектор 7 снабжены противопульной защитой, выполнены с потолочным креплением и расположены вблизи друг от друга, т.е. на одинаковом расстоянии от экрана 2.
Экран 2 выполнен толщиной 2 мм, с соотношением длины и ширины 2:1, равных, например, 200 и 100 см и выполнен с возможностью визуализации теплового следа при поражении мишени и имитации ответного огня, т.е. из материала, выполняющего функции теплового «датчика» или «сенсора».
Электронно-оптический прибор 4 наблюдения выполнен в виде тепловизионной видеокамеры или в виде микробалометрической видеокамеры, например, с матрицей аморфного кремния, в обоих случаях реализации выполнен с возможностью регистрации теплового следа (отклик вакуумной резины) при поражении мишени на экране 2.
Мультимедийный проектор 7 выполнен с возможностью проектировать на экране одновременно несколько, преимущественно четыре мишени, стационарных или подвижных.
Компьютер 6 управления, электронно-оптический прибор 4 наблюдения, блок 5 сопряжения и мультимедийный проектор 7 снабжены источником бесперебойного электропитания (не изображен), при этом компьютер 6 снабжен принтером (не изображен) для печати результатов стрельбы. Программное обеспечение и аппаратная конфигурация компьютера 6 обеспечивает управление проектором 7, а также прием и обработку информации с прибора 4 через блок 5.
Мультимедийный интерактивный тир эксплуатируется следующим образом.
Стрелки размещаются в кабинах рубежа 3 стрельбы, которые устанавливаются на расстоянии от экрана 2, соответствующем виду оружия и степени обученности стрелков. Мультимедийный проектор 7 по команде, данной руководителем стрельб с компьютера 6 управления, формирует на экране 2 различные стационарные и/или подвижные цели. При этом на проекционный экран 2 (белая вакуумная резина) проектором 7 проецируется изображение одной или нескольких мишеней или целей, как неподвижных, так и фильмовых. Стрелки производят выстрелы, которые попадают или не попадают в цель. Стрельба ведется из огнестрельного оружия, при прохождении пули через резиновый экран 2 в месте пробоя остается тепловой след, точку теплового следа на месте пробоины фиксирует прибор 4 (тепловизионная или микробаллометрическая видеокамера) и через блок 5 передает сигнал на компьютер 6. На проекционном экране 2 из белой резины отсутствует накопление следов недавних попаданий. Программа компьютера 6 по месту пробоины определяет - поражена цель или нет.
В соответствии с этим меняется или остается неизменным фильмовой сюжет (при попадании вооруженный «преступник» падает, при промахе продолжает стрелять и скрывается).
Можно проектировать на экран 2 одновременно несколько, например, четыре мишени с регистрацией поражения мишени для каждого стрелка индивидуально.
В памяти компьютера 6 всегда хранятся ДВА кадра - предыдущий, который является эталоном для сравнения, и рабочий - последний из принятых камерой прибора 4.
При этом на едином оборудовании одновременно можно осуществлять моделирование сюжетов и сюжетных линий фильмовых стрелковых упражнений, проводить учебные стрельбы из реального оружия с возможностью наблюдения поражения своих целей стрелкам одновременно. Во время стрельбы участник становится участником киносюжета, который разворачивается в реальном времени и мгновенно изменяется в зависимости от меткости каждого выстрела. В зависимости от подготовки стрелков можно упростить или усложнить упражнения. Это способствует ускоренному приобретению практических навыков стрельбы.
Потолочное крепление и противопульная защита проектора 7 и прибора 4 исключает случайное их поражение, освобождает галерею 1 стрелкового тира и дает возможность проведения спортивных стрельб с использованием всей длины стрелковой галереи на 50 м. В результате на оборудовании тира можно организовывать учебные стрельбы силовых подразделений, со стрельбой по сюжету одновременно несколькими стрелками из штатного боевого оружия (защищенными от вылетающих гильз при стрельбе в соседней кабине) и подключением системы ответного огня (при промахе по «противнику» на сенсорном экране 2 из светлой вакуумной резины, интерактивным способом отслеживания выполняется выстрел из страйкового, пентбольного оружия по выполняющему упражнению и допустившему промах стрелку) или организовать стрельбы для школьников по программе НВП из пневматического оружия.
Электронно-оптический прибор 4 наблюдения в опережающем режиме воспринимает именно кратковременные тепловые излучения, возникающие при воздействии пули, с экрана 2, невидимые человеческому глазу, и позволяет мгновенно фиксировать результаты стрельбы.
Как тепловизионные камеры, так и микробалометрические видеокамеры, содержащие микробаллометрические матрицы (детекторы), позволяют получать изображение в реальном времени.
Программным обеспечением и аппаратной конфигурацией компьютера 6 для определения точек попадания пуль реализуется метод двойного сканирования растра рабочего кадра, который заключается в том, что для ускорения обработки сканирование ведется с большим шагом, чем разрешение прибора 4, например в четыре раза (т.е вместо 320×240 точек проверяются 80×60 точек).
После определения точки, яркость которой изменилась больше установленного порога чувствительности, окрестности этой точки (например, с размером 16×16 точек) сканируются с нормальным шагом. Точкой попадания считается среднее арифметическое значение координат точек, яркость которых изменилась больше установленного порога чувствительности. При нахождении каждой такой точки значение ее яркости переносится в эталонный кадр, таким образом предотвращается повторная обработка точки при продолжении сканирования с увеличенным шагом. Такое программное обеспечение реализуется именно за счет того, что экран 2 и прибор 4 позволяют получать изображение в реальном времени и, тем самым, осуществлять анализ, как на превышение, так и на уменьшение яркости точек растра, ускорить обработку каждого кадра, уменьшить влияние расфокусировки камеры прибора 4, а также уменьшить влияние колебаний камеры прибора 4 относительно фона (например, при колебаниях фона от попадания пули).
С компьютера 6 можно одновременно наблюдать поражения всех целей и поражение персональной цели при выполнении учебных стрельб. Результат каждого выстрела фиксируется компьютером 6 и хранится в базе данных для всех участников стрельб. Мультимедийный проектор 7 и прибор 4 с потолочным креплением и с противопульной защитой не отвлекают внимание стрелков и не повреждаются.
По окончании стрельб через компьютер 6 можно получить оценку стреляющего подразделения или распечатки на принтере поражения целей и выполнения упражнений персонально на каждого стрелка.
Таким образом, аппаратурой тира реализуются:
- проецирование мишенной обстановки на большой экран 2 на 4 метра и более;
- возможность одновременно стрелять четырем стрелкам;
- использование в интерактивном режиме учебных фильмов и быстроменяющихся мишеней за счет скорости определения координат попадания;
- двойное сканирование экрана;
- анализ как на превышение, так и на уменьшение яркости точек растра в режиме реального времени;
- автоматическая компенсация колебаний и сдвигов камеры;
- использование стандартных приборов наблюдения без доработок и изменений конструкций последних благодаря отсутствию накопления следов предшествующих попаданий.
Таким образом, создан эффективный мультимедийный интерактивный стрелковый тир огневой подготовки и расширен арсенал мультимедийных стрелковых тиров огневой подготовки.
При этом обеспечено разнообразие мишеней, разнообразие функциональных возможностей для реальной стрельбы, возможность создания разнообразных целей для каждого стрелка в интерактивном режиме, возможность быстрой оценки и фиксации результатов стрелков.
1. Мультимедийный интерактивный тир огневой подготовки, содержащий защитную галерею, в которой с одной стороны размещен проекционный экран, а в противоположной стороне - многоместный рубеж стрельбы и компьютер управления, причем между экраном и рубежом стрельбы размещены электронно-оптический прибор наблюдения с блоком сопряжения сигнала, связанным с компьютером управления, и мультимедийный проектор фронтального проецирования на экран, который выполнен с возможностью визуализации теплового следа при поражении проецируемой мишени.
2. Мультимедийный интерактивный тир по п.1, отличающийся тем, что экран выполнен из светлой вакуумной резины, с соотношением длины и ширины 2:1.
3. Мультимедийный интерактивный тир по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что электронно-оптический прибор наблюдения выполнен в виде тепловизионной видеокамеры.
4. Мультимедийный интерактивный тир по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что электронно-оптический прибор наблюдения выполнен в виде микробалометрической видеокамеры с матрицей аморфного кремния.
5. Мультимедийный интерактивный тир по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что мультимедийный проектор выполнен с возможностью проектировать на экране одновременно несколько движущихся мишеней и имитации ответного огня.
6. Мультимедийный интерактивный тир по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что компьютер управления, электронно-оптический прибор наблюдения и мультимедийный проектор выполнены с потолочным креплением и снабжены противопульной защитой, а также снабжены источником бесперебойного электропитания, при этом компьютер снабжен принтером для печати результатов стрельбы.
