本發(fā)明涉及一種自動報靶裝置，具體涉及一種自動報靶及測速裝置及其定位測速方法。

背景技術(shù)：
報靶分為報胸環(huán)靶和坐標(biāo)靶兩種。前者只要求報出著彈點(diǎn)環(huán)數(shù)，應(yīng)用于各類訓(xùn)練、比賽及娛樂設(shè)施；后者還要求報出著彈點(diǎn)精確的幾何坐標(biāo)，一般用于輕武器調(diào)校精度。傳統(tǒng)的人工報靶占用人力，安全性不好，效率低下，不能檢測連發(fā)，因而近年來出現(xiàn)了各類自動報靶系統(tǒng)，但往往存在著購置及使用成本高、使用不方便、著彈點(diǎn)多且重疊時易出錯、系統(tǒng)復(fù)雜可靠性差等問題，從而限制了自動報靶裝置的推廣。已有的自動報靶系統(tǒng)按原理通常分為四類：超聲波激波法，雙層電極短路采樣法，激光對管或光幕法，圖像處理法。其中超聲波激波法利用彈丸超音速飛行時產(chǎn)生的激波或彈丸擊穿靶材所產(chǎn)生的超聲波進(jìn)行檢測，前者如專利號為CN200610102134.X的激波報靶系統(tǒng)，要求彈丸必須為超音速彈丸，不能檢測彈丸速度較低的部分手槍；后者如專利號為CN201010231582.6的超聲電子靶實彈射擊多通道自動報靶系統(tǒng)，對靶材有一定要求，相應(yīng)的信號處理算法較復(fù)雜，不易用嵌入式硬件實現(xiàn)。雙層電極短路采樣法采用2層導(dǎo)電層間夾一層絕緣層制作靶材，有彈丸穿過時相應(yīng)點(diǎn)導(dǎo)通進(jìn)行檢測，如專利號為CN201310077701.0的一種輕武器實彈射擊自動報靶的裝置及其工作方法，缺點(diǎn)為靶材較貴，使用成本高。激光對管或光幕法利用對射的激光管或光纖組成光網(wǎng)格，有彈丸穿過時遮擋光網(wǎng)格而被檢測，如專利號為CN200710019000.6的光幕陣列自動報靶裝置及方法，缺點(diǎn)為光幕制作及安裝的精度要求較高，因而成本昂貴，也有用攝像頭或線陣CCD取代接收管的，但靈敏度有限，曝光時間長，導(dǎo)致對高速彈丸的檢測性能不佳。圖像處理法，如專利號為CN201310249220.3的一種基于圖像識別的射擊自動報靶系統(tǒng)，以攝像頭拍攝靶面進(jìn)行圖像處理，得出彈著點(diǎn)位置，系統(tǒng)復(fù)雜安裝麻煩，對靶面的光潔度有一定要求且對著彈點(diǎn)重合的情況檢測性能下降。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，有必要提供一種能夠精確檢測彈點(diǎn)著點(diǎn)位置從而進(jìn)行精確報靶、且安裝工藝簡單、易于維護(hù)的自動報靶及測速裝置及其定位、測速方法。本發(fā)明提供一種自動報靶裝置，其包括，靶面，所述構(gòu)成靶面的靶材上平鋪有靶紙；線狀連續(xù)紅外背景光源，環(huán)繞安裝于所述靶面的至少三個邊緣，與主控板(40)相連并由主控板做電流與亮度控制；與主控板連接的至少兩個第一類光學(xué)傳感器，所述至少兩個第一類光學(xué)傳感器分別安裝于靶面的頂角上，使所述第一類光學(xué)傳感器的可視范圍覆蓋整個靶面；主控板，與所述第一類光學(xué)傳感器電連接，用于接收第一光學(xué)傳感器采集的數(shù)據(jù)，并通過分析計算得到彈著點(diǎn)的幾何坐標(biāo)。一種自動報靶的定位方法，其包括以下步驟，其中S2～S5是循環(huán)進(jìn)行的：S1、主控板接收來自第一類光學(xué)傳感器的10個周期的亮度信號并進(jìn)行比對，如果10個周期內(nèi)亮度信號變化很小，則將第一個周期內(nèi)的像素亮度數(shù)據(jù)記下，稱為背景數(shù)組；S2、正常工作并接收1個周期內(nèi)第一類光學(xué)傳感器的亮度信號，稱為實時數(shù)組；S3、將背景數(shù)組減去實時數(shù)組，得到暗斑數(shù)組，并對暗斑數(shù)組進(jìn)行邊緣檢測和質(zhì)心法處理，得到第一類光學(xué)傳感器檢測到的暗斑邊緣及中心位置；S4、根據(jù)暗斑大小和持續(xù)時間等特征判斷是否為飛蟲等非彈丸目標(biāo)；S5、以暗斑邊緣及中心位置二分法查光學(xué)標(biāo)定表，得到暗斑中心位于靶面外緣光源上的對應(yīng)位置，并以比例計算求出著彈點(diǎn)的坐標(biāo)。本發(fā)明還提供一種自動測速裝置，其包括兩個串列設(shè)置的靶面，無中部的靶材及靶紙；每個靶面分別設(shè)有一線狀連續(xù)紅外背景光源，所述線狀連續(xù)紅外背景光源分別環(huán)繞安裝于每個靶面的至少三個邊緣，與主控板相連并由主控板做電流與亮度控制；與主控板連接的至少兩個第一類光學(xué)傳感器，所述至少兩個第一類光學(xué)傳感器分別安裝于靶面的頂角上，使所述第一類光學(xué)傳感器的可視范圍覆蓋整個靶面；安裝在每個靶面正上方的第二類光學(xué)傳感器，所述第二類光學(xué)傳感器的曝光時間小于第一類光學(xué)傳感器的曝光時間。主控板，分別與兩靶面上設(shè)置的第一類光學(xué)傳感器、第二類光學(xué)傳感器電連接，用于接收第一光學(xué)傳感器、第二類光學(xué)傳感器采集的數(shù)據(jù)，并通過分析計算得到彈丸的打靶速度。一種自動測速方法，其包括以下步驟：S1、在與同一直線垂直并拉開一定距離的兩個平面上串列設(shè)置前、后空心靶面，分別在前、后空心靶面的正上方設(shè)置第二類光學(xué)傳感器；S2、通過第二類光學(xué)傳感器檢測彈丸穿過前、后空心靶面的時間，并相減得到彈丸的飛行時間；S3、通過對彈丸在前、后空心靶面上的幾何坐標(biāo)差值、靶間距進(jìn)行平方相加及開平方運(yùn)算，即可得到彈丸飛行的距離，再除以飛行時間即得到彈丸速度。一種自動報靶與測速裝置的標(biāo)定方法，其包括以下步驟：S1、通過UV印刷或粘貼不透明膠膜的方式形成每隔一定距離具有一條透光窄縫的標(biāo)定棒；S2、選取3個長度分別與靶面三邊外緣長度相等的標(biāo)定棒，將所述標(biāo)定棒設(shè)置在對應(yīng)外緣的線狀連續(xù)紅外背景光源之前；S3、紅外光透過所述透光窄縫在線陣傳感器的感應(yīng)線形成亮點(diǎn)尖峰，求取尖峰的像素位置，并將尖峰的像素位置和與對應(yīng)的透光窄縫的幾何坐標(biāo)做四階數(shù)學(xué)擬合，S4、再利用五個四階擬合參數(shù)求取靶面外緣上的點(diǎn)和線陣傳感器的像素間的對應(yīng)關(guān)系表，即為光學(xué)標(biāo)定表。本發(fā)明所述的自動報靶及測速裝置及其定位與彈丸測速方法，使用最少2個第一類光學(xué)傳感器來檢測彈著點(diǎn)位置，能夠?qū)Τ饭鈴椫獾母鞣N類型及速度的彈丸進(jìn)行精確定位，且采用線狀連續(xù)紅外背景光源，使靶面上各部位上的光強(qiáng)分布均勻，在進(jìn)行彈點(diǎn)坐標(biāo)定位中，通過采用查光學(xué)標(biāo)定表和比例計算的方法，避免了三角定位法的三角函數(shù)運(yùn)算，易于做到硬件解算，簡化了軟硬件結(jié)構(gòu)。同時，使用帶有第二類光學(xué)傳感器的2個自動報靶裝置串列形成自動測速裝置，在無靶材及靶紙的情況下，能夠測試常見的輕武器及火炮的彈丸速度。本發(fā)明所述的自動報靶及測速裝置及其定位與彈丸測速方法的測量精度高，而安裝精度要求低，且易于維護(hù)，適于廣泛應(yīng)用。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例1所述自動報靶裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例1所述的管狀紅外光源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例1所述的導(dǎo)光柱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例1所述的第一類光學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例1中彈丸穿過感應(yīng)平面過程示意圖；圖6為本發(fā)明實施例1所述的消光結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實施例1所述的消光結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖8為本發(fā)明實施例1所述消光結(jié)構(gòu)與第一類光學(xué)傳感器安裝時的相對位置圖；圖9為本發(fā)明實施例1所述的線陣傳感器上聚焦得到狹長矩形的示意圖；圖10為本發(fā)明實施例1所述標(biāo)定時標(biāo)定棒和光源的相對位置示意圖；圖11為本發(fā)明實施例1所述UV印刷在標(biāo)定棒表面的部分標(biāo)定結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為本發(fā)明實施例1所述報靶時的坐標(biāo)計算示意圖；圖13為本發(fā)明實施例1所述報靶時的算法流程圖；圖14為本發(fā)明實施例2所述自動測速裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例1如圖1所示，本發(fā)明實施例1提供一種自動報靶裝置，其包括，靶面10，所述靶面10上依次平鋪有靶材和靶紙；線狀連續(xù)紅外背景光源20，環(huán)繞安裝于所述靶面10的至少三個邊緣；與主控板40連接的至少兩個第一類光學(xué)傳感器30，所述至少兩個第一類光學(xué)傳感器30分別安裝于靶面10的頂角上，使所述第一類光學(xué)傳感器30的可視范圍覆蓋整個靶面10；主控板40，與所述第一類光學(xué)傳感器30電連接，用于接收第一類光學(xué)傳感器30采集的數(shù)據(jù)，并通過分析計算得到彈著點(diǎn)的幾何坐標(biāo)。具體構(gòu)成如下：如圖2所示，線狀連續(xù)紅外背景光源20由對稱設(shè)置在所述靶面10的兩頂角上的管狀紅外光源21以及側(cè)面出光的導(dǎo)光柱22組成，其中，所述管狀紅外光源21包括一用于減小LED光發(fā)散角度的聚光殼體211，一設(shè)置在所述聚光殼體211底部、并與主控板40電連接的鋁基板212，一設(shè)置在所述鋁基板212上的大功率紅外LED213；一設(shè)置在所述大功率紅外LED213出射端一側(cè)、并與所述大功率紅外LED213同軸設(shè)置的聚光透鏡214；一相對所述聚光透鏡214設(shè)置在所述鋁基板212另一側(cè)的散熱片215；所述主控板40點(diǎn)亮鋁基板212上的大功率紅外LED213并作電流控制。所述聚光殼體211相對導(dǎo)光柱22一端開設(shè)有一安裝孔211a，所述導(dǎo)光柱22兩頭拋光并插入到安裝孔211a中，與所述聚光透鏡214相對設(shè)置。優(yōu)選的，所述導(dǎo)光柱22的直徑為6mm。由圖1可知，所述靶面10的外緣設(shè)有靶框11，導(dǎo)光柱22安裝于靶框11內(nèi)，并在拐角處做了熱彎處理。所述靶框11相對靶面10一側(cè)開設(shè)有出光口，使導(dǎo)光柱22的出射光線平行于靶面10表面，進(jìn)一步的，如圖3所示，導(dǎo)光柱22具有反射面221和出光面222，所述出光面222與所述靶框11的出光口相對，大功率紅外LED213的光線自兩端的入光端面處入射，其中大部分在反射面221處發(fā)生全反射，并被反射到出光面222，所述出光面222為長方形，其上有印刷點(diǎn)、蝕刻點(diǎn)、V型開槽或微透鏡等微光學(xué)結(jié)構(gòu)，因而出光面222的全反射條件被破壞，部分紅外光被微光學(xué)結(jié)構(gòu)折射為各向較均勻的紅外光源，部分反射回反射面221并繼續(xù)進(jìn)行全反射和出光面222折射的循環(huán)。因為是左、右兩個入光端面同時入光，因此兩側(cè)的光強(qiáng)疊加會導(dǎo)致整個出光面222的光強(qiáng)都比較均勻。由于不是所有入光端面處的紅外光都在反射面221上滿足全反射條件，因此還可以在反射面221上鍍反射膜來提高出射光強(qiáng)。也可用側(cè)導(dǎo)光光纖代替導(dǎo)光柱22，但光纖要彎折故結(jié)構(gòu)稍簡單些，導(dǎo)光效率不如導(dǎo)光柱22。SFH4715S型大功率紅外LED213工作時紅外光的中心波長為850nm，因而本光源的波長范圍主要在780nm～900nm之間，中心波長為850nm。第一類光學(xué)傳感器30的結(jié)構(gòu)如圖4所示，所述第一類光學(xué)傳感器30安裝于靶面10上邊的左右兩角處，其梯形下表面與靶面10平行，具體包括一自第一端面301至第二端面302寬度逐漸減小的梯形金屬成像結(jié)構(gòu)31；一安裝在所述第二端面302的平凸柱面透鏡32，一依次粘貼在所述平凸柱面透鏡32的底部平面上的ITO屏蔽玻璃33和紅外濾光片34，所述ITO屏蔽玻璃33的面阻優(yōu)選為20歐姆；一設(shè)置在第一端面301上的傳感器AD采樣板36，所述傳感器AD采樣板36上電連接設(shè)置有線陣傳感器35。所述傳感器AD采樣板36和主控板40通過屏蔽電纜連接。各電路板間的電連接具體是使用屏蔽電纜連接，所有電路均置于屏蔽殼內(nèi)，且還使用了ITO屏蔽玻璃33并良好接地，以避免彈丸發(fā)射時產(chǎn)生的電磁干擾對電路的影響。其中，線陣傳感器35優(yōu)選型號為TSL208R。本發(fā)明所述第一類光學(xué)傳感器30中采用平凸柱面透鏡32，其優(yōu)于使用球面透鏡，因為平凸柱面透鏡32在平行圓柱母線的方向上不聚焦的特點(diǎn)，保證了即使金屬成像結(jié)構(gòu)31的梯形下表面并不和靶面10精確平行而對準(zhǔn)圖1中的導(dǎo)光柱22，導(dǎo)光柱22仍然可有相當(dāng)部分的光線能射到線陣傳感器35的感應(yīng)線上，所以對安裝精度要求低且易于維護(hù)。具體的，傳感器AD采樣板36上還有運(yùn)算放大器和8位并行AD轉(zhuǎn)換器。線陣傳感器35的感應(yīng)平面長64mm，配合焦距為25mm的平凸柱面透鏡32，其可視角度為104度以上，超過了90度，因而將第一類光學(xué)傳感器30與水平方向呈45度安裝于靶面10左上角及右上角處，其可視范圍可以覆蓋整個靶面10。對于以上中心波長在850nm的線狀連續(xù)紅外背景光源20，線陣傳感器35的靈敏度為1200V/(lx·s)，遠(yuǎn)超過普通線陣CCD的靈敏度，在整個周期內(nèi)都進(jìn)行光積分，其最大工作頻率為5MHz，因而可實現(xiàn)最短102.6us的飽和曝光時間。本實施例中配合以上的線狀連續(xù)紅外背景光源20，其飽和曝光時間在125us左右。在進(jìn)行背景光暗斑檢測時最好設(shè)置實際曝光時間為飽和曝光時間的0.2～0.8倍，以減小器件飽和對暗斑檢測的影響，因而設(shè)置線陣傳感器36工作于5MHz，以實現(xiàn)102.6us的曝光時間。對于本實施例，線狀連續(xù)紅外背景光源20使用了6mm直徑的側(cè)面出光的導(dǎo)光柱22，實驗證明只要其6mm的檢測寬度有1/3左右被遮擋即可保證暗斑被下面的暗斑檢測算法可靠檢測。下表列舉了常見輕重武器的彈丸長度及速度。表1常見輕重武器的彈丸長度及速度武器種類彈丸長度彈丸初速可感應(yīng)時間9mm92式手槍10mm350m/s34.2us5.8mm95式自動步槍25mm950m/s28.4us12.7mm89式重機(jī)槍55mm825m/s69.1us130mm59式加農(nóng)炮450mm930m/s486.0us由圖5可知，彈丸通過本光源可檢測暗斑寬度的可感應(yīng)時間為T＝(L+2mm)/V其中L為彈丸長度，V為彈丸速度，則根據(jù)上表數(shù)據(jù)將可感應(yīng)時間列于最后一欄。可見主要輕武器都可在本裝置中有25us以上的可感應(yīng)時間，該時間占了102.6us曝光時間的相當(dāng)部分，因而可在曝光時形成明顯的暗斑。至于其它速度更低，低于音速的彈丸，則在本裝置中更易于檢測。至于重武器，由于其彈丸較長，在本裝置中的可感應(yīng)時間一般長于曝光時間，因而在線陣傳感器35的連續(xù)幾個周期內(nèi)都是可以被檢測到的。所述自動報靶裝置還包括一消光結(jié)構(gòu)50，所述消光結(jié)構(gòu)50即消光螺旋53，由圖6和圖7所示，其包括相對設(shè)置的扇形上部51和扇形下部52，所述扇形上部51和扇形下部52相對一側(cè)面上分別對稱設(shè)有多圈消光螺旋53，且自前端開口501至后端開口502的半徑逐漸減小。消光結(jié)構(gòu)50與第一類光學(xué)傳感器30安裝時的相對位置如圖8所示，兩者中軸線重合以使兩者的透光窗口重合，消光結(jié)構(gòu)50的開口角度應(yīng)不小于90度，以保證金屬成像結(jié)構(gòu)31的可視角度不小于90度。由消光結(jié)構(gòu)50內(nèi)的多圈消光螺旋53消去太陽光，消光螺旋53作了發(fā)黑處理以降低反光率。由圖7中的剖面圖可見，左側(cè)射入消光結(jié)構(gòu)50的紅外光會被上下消光螺旋53多次反射而削弱。實驗證明室外條件下，通過消光結(jié)構(gòu)50進(jìn)入第一類光學(xué)傳感器30的太陽紅外光強(qiáng)僅為線狀連續(xù)紅外背景光源20光強(qiáng)的2％左右，對成像結(jié)果的影響僅略大于電路噪聲及器件不均勻度造成的影響，可以忽略不計。因而所述消光結(jié)構(gòu)50可有效消去太陽光等環(huán)境紅外光源的影響，故本裝置可用于室外靶場。若使用一般的光闌法消減環(huán)境太陽紅外光，則進(jìn)入第一類光學(xué)傳感器30的太陽紅外光強(qiáng)超過線狀連續(xù)紅外背景光源20光強(qiáng)的50％以上，太陽光等環(huán)境紅外光強(qiáng)在檢測時間內(nèi)發(fā)生變化時嚴(yán)重影響彈丸的暗斑檢測。如圖1所示，消光結(jié)構(gòu)50和金屬成像結(jié)構(gòu)31安裝時中軸線重合以使兩者的透光窗口重合。如圖9所示，成像時，來自線狀連續(xù)紅外背景光源20的紅外光入射消光結(jié)構(gòu)50的前端開口501，經(jīng)消光結(jié)構(gòu)50的后端開口502射入金屬成像結(jié)構(gòu)31的第二端面302，并經(jīng)平凸柱面透鏡32的聚焦而在線陣傳感器36的感應(yīng)線上聚焦為一個狹長的矩形，如圖9中的虛線所示的矩形，該矩形的長邊與感應(yīng)線平行，窄邊具有一定寬度并和感應(yīng)線正交。所述線陣傳感器36的感應(yīng)線、消光結(jié)構(gòu)50的前端開口501以及導(dǎo)光柱22在同一平面上。主控板40上帶有現(xiàn)場可編程門陣列，單片機(jī)及無線USB芯片、升降壓電路、撥碼開關(guān)、相關(guān)的周邊電路、電源開關(guān)及電源插口，并有可選安裝的5V15AH充電電池組。撥碼開關(guān)用于選擇所述主控板40是工作于報靶模式還是工作于測速模式，正常報靶時請將撥碼開關(guān)置于報靶模式下再開電?，F(xiàn)場可編程門陣列在本實施例中工作于報靶模式，產(chǎn)生1組共2個第一類光學(xué)傳感器30的驅(qū)動信號及AD采樣信號，接收這2個第一類光學(xué)傳感器30的數(shù)據(jù)，進(jìn)行報靶坐標(biāo)解算，并將2個第一類光學(xué)傳感器30的數(shù)據(jù)以及報靶坐標(biāo)解算結(jié)果都轉(zhuǎn)發(fā)給單片機(jī)，并將報靶坐標(biāo)解算結(jié)果發(fā)給無線USB芯片。單片機(jī)在本實施例1中工作于報靶模式，以SlaveFIFO的方式上傳1組共2個第一類光學(xué)傳感器30的原始數(shù)據(jù)于大端點(diǎn)，以及上傳報靶坐標(biāo)解算結(jié)果于小端點(diǎn)，數(shù)據(jù)傳輸速度為9.8MB/s。無線USB芯片在本實施例1中工作于報靶模式，用于將報靶坐標(biāo)解算結(jié)果發(fā)送到遠(yuǎn)端的上位機(jī)，可靠工作距離100m左右。5V15AH的充電電池組在本方式下提供約8小時的工作時間，從而使本實施例所述輕武器自動報靶裝置足以供野外訓(xùn)練使用。平整靶材和靶紙無特殊要求，普通的泡沫靶材及紙質(zhì)靶紙即可，以層疊方式緊貼于線狀連續(xù)紅外背景光源20安裝，構(gòu)成靶面10。本發(fā)明實施例1還公開一種光學(xué)透鏡的標(biāo)定方法，其采用標(biāo)定棒70進(jìn)行出廠前光學(xué)畸變標(biāo)定。具體流程如下：S1、通過UV印刷或粘貼不透明膠膜的方式形成每隔一定距離具有一條透光狹縫71的標(biāo)定棒70；S2、選取3個長度分別與靶面10三邊外緣長度相等的標(biāo)定棒70，將所述標(biāo)定棒70設(shè)置在對應(yīng)外緣的線狀連續(xù)紅外背景光源20之前；S3、紅外光透過所述透光狹縫71在線陣傳感器35的感應(yīng)線形成亮點(diǎn)尖峰，求取尖峰的像素位置，并將尖峰的像素位置和與對應(yīng)的透光狹縫71的幾何坐標(biāo)做四階數(shù)學(xué)擬合，S4、再利用五個四階擬合參數(shù)求取靶面10外緣上的點(diǎn)和線陣傳感器35的像素間的對應(yīng)關(guān)系表，即為光學(xué)標(biāo)定表。如圖10所示，為以UV印刷的方式印刷在有機(jī)玻璃板上的標(biāo)定圖案舉例，印刷完畢后將印有此標(biāo)定圖案的有機(jī)玻璃條從有機(jī)玻璃板上切下成為標(biāo)定棒70。靶面10三邊各需1根相應(yīng)長度的標(biāo)定棒70。標(biāo)定時將此標(biāo)定棒70置于相應(yīng)邊的線狀連續(xù)紅外背景光源20之前，標(biāo)定棒70長度方向與光源長度方向平行，并緊貼靶框11放置。標(biāo)定棒70上透光狹縫71的標(biāo)定圖案如圖11所示。光源依次透過標(biāo)定棒70上的狹縫71、消光螺旋53，并經(jīng)平凸柱面透鏡32成像于線陣傳感器35上的數(shù)據(jù)曲線為一系列高而窄的尖峰，每個透光狹縫71處對應(yīng)為一高而窄的尖峰，這些尖峰位置對應(yīng)的線陣傳感器35上的像素位置可以利用尖峰識別算法得到。如圖11所示，以靶面10左上角的第1個第一類光學(xué)傳感器30為例，其光學(xué)模型滿足以下的對應(yīng)關(guān)系：P＝B4·X4+B3·X3+B2·X2+B1·X+B0其中，X為每隔20mm的透光狹縫71的幾何位置，分別為20,40…，P則為上位機(jī)接收單片機(jī)的2個第一類光學(xué)傳感器30的數(shù)據(jù)后，以亮斑尖峰識別算法得出的線陣傳感器35上對應(yīng)的像素位置。至少取11組X和對應(yīng)的P，利用數(shù)學(xué)擬合軟件進(jìn)行擬合，求出B4～B0這4個光學(xué)標(biāo)定參數(shù)的參數(shù)值。對于右側(cè)邊的第2個第一類光學(xué)傳感器30或?qū)嵤├?中的第二類光學(xué)傳感器60，以及靶面10左右2個側(cè)邊的背景光源，過程相同只是參數(shù)不同。利用3個標(biāo)定棒70分別標(biāo)定這2個第一類光學(xué)傳感器30對于靶面10左側(cè)邊、右側(cè)邊及下側(cè)邊的標(biāo)定參數(shù)，即得到了6組共30個標(biāo)定參數(shù)。利用這6組共30個標(biāo)定參數(shù)代入P＝B4·X4+B3·X3+B2·X2+B1·X+B0進(jìn)行計算，如對于長度為1000mm的靶面10下側(cè)邊，取X的間隔為1mm，自靶面10左側(cè)邊X＝0至靶面10右側(cè)邊X＝1000求取對應(yīng)的P，對于左側(cè)邊及右側(cè)邊亦同樣處理，即得到了光學(xué)標(biāo)定表。下面結(jié)合圖12說明如何利用傳感器數(shù)據(jù)獲得彈著點(diǎn)的幾何坐標(biāo)圖12中設(shè)置左上角第一類光學(xué)傳感器30的光心為幾何坐標(biāo)系原點(diǎn)，X軸向右為正，Y軸向下為正。左右兩第一類光學(xué)傳感器30光心橫向距離W，到下邊光源縱向距離H。若彈著點(diǎn)的幾何坐標(biāo)為(X,Y)，靶心幾何坐標(biāo)為(X0,Y0)則滿足如下幾何關(guān)系：由此可得坐標(biāo)求著彈點(diǎn)和靶心的距離平方D2＝(X-X0)2+(Y-Y0)2和參數(shù)表相對照即可得到胸環(huán)靶的環(huán)數(shù)。其中，X1和X2通過以下的過程中求得，由于其中只有查表及加減乘除運(yùn)算，因而可以在現(xiàn)場可編程門陣列中進(jìn)行硬件計算完成。通過比例運(yùn)算利用暗斑左右邊緣之間的寬度能夠求得彈丸在2個第一類光學(xué)傳感器30中的暗斑寬度，以此來估計彈丸直徑。具體算法流程如圖13所示，包含以下步驟：(1)裝置上電自檢檢測背景光源主控板40接收來自第一類光學(xué)傳感器30的10個周期的亮度信號并進(jìn)行比對，如果10個周期內(nèi)亮度信號變化很小(如每個周期內(nèi)變化幅度超過3的像素不超過5個)，則將第一個周期內(nèi)的像素亮度數(shù)據(jù)記下，稱為各第一類光學(xué)傳感器30的背景數(shù)組；若亮度信號有明顯變化，則重復(fù)該過程一次，直到信號變化很小，記下背景數(shù)組為止；(2)獲得實時數(shù)組正常工作并接收一個周期內(nèi)第一類光學(xué)傳感器30的亮度信號，稱為實時數(shù)組；(3)獲得暗斑數(shù)組及暗斑中心位置將各第一類光學(xué)傳感器30的背景數(shù)組減去實時數(shù)組，得到暗斑數(shù)組，并對暗斑數(shù)組進(jìn)行邊緣檢測和質(zhì)心法處理，得到各第一類光學(xué)傳感器30暗斑邊緣及中心位置；(4)異物判定由于在野外還可能有飛蟲等物體進(jìn)入檢測面，還需做異物判定。判定方法為：若第一類光學(xué)傳感器30中的暗斑移動緩慢并持續(xù)超過20個周期，即檢測物在持續(xù)2ms以上仍未通過檢測面，則判斷為彈丸以外的異物，不進(jìn)入步驟5。(5)求取X1，X2并計算彈著點(diǎn)幾何坐標(biāo)以2個第一類光學(xué)傳感器30左、右暗斑邊緣及中心位置二分法查光學(xué)標(biāo)定表，得到暗斑中心位于靶面10三邊光源上的對應(yīng)位置，若都在下側(cè)邊上，即為X1和X2，若在左、右側(cè)邊上，以三角形比例方法求取其和下邊延長線的交點(diǎn)坐標(biāo)X1和X2，并以比例計算求出著彈點(diǎn)相對幾何坐標(biāo)系原點(diǎn)的坐標(biāo)，并利用左、右第一類光學(xué)傳感器30的左、右暗斑邊緣間的寬度及著彈點(diǎn)與左、右第一類光學(xué)傳感器30間的距離、左、右第一類光學(xué)傳感器30之間的焦距做比例運(yùn)算來估計彈丸直徑；(6)計算環(huán)數(shù)并上報若為坐標(biāo)靶，上傳坐標(biāo)即可；若為胸環(huán)靶，則計算彈著點(diǎn)位置與靶心位置的距離以確定環(huán)數(shù)并上報。以上步驟(1)只在上電時進(jìn)行一次，步驟(2)～(6)則在第一類光學(xué)傳感器30的每個掃描周期內(nèi)都進(jìn)行一次，每個掃描周期時間長度等于曝光時間，為102.6us。為保證計算實時性及可靠性，計算可以采用現(xiàn)場可編程門陣列進(jìn)行硬件計算，以避免中斷等因素對報靶計算的影響。實施例2本發(fā)明實施例2如圖14所示，一種自動測速裝置，其包括，兩個并列設(shè)置的靶面10；每個靶面10分別設(shè)有一線狀連續(xù)紅外背景光源20，所述線狀連續(xù)紅外背景光源20分別環(huán)繞安裝于每個靶面10的至少三個邊緣；每個所述線狀連續(xù)紅外背景光源20兩端分別光路連接有至少兩個第一類光學(xué)傳感器30，所述至少兩個第一類光學(xué)傳感器30分別安裝于靶面10的頂角上，使所述第一類光學(xué)傳感器30的可視范圍覆蓋整個靶面10；安裝在每個靶面10正上方的第二類光學(xué)傳感器60，其可視范圍也覆蓋整個靶面10，所述第二類光學(xué)傳感器60的曝光時間小于第一類光學(xué)傳感器30的曝光時間。主控板40，分別與兩靶面10上設(shè)置的第一類光學(xué)傳感器30、第二類光學(xué)傳感器60電連接，用于接收第一光學(xué)傳感器、第二類光學(xué)傳感器60采集的數(shù)據(jù)，并通過分析計算得到彈丸的打靶速度。其實，所述自動測速裝置采用2個實施例1的結(jié)構(gòu)串列連接，對彈丸等物體進(jìn)行測速。不過存在些許結(jié)構(gòu)差別，所述測速裝置相對自動報靶裝置，除不安裝靶面10上的靶材與靶紙，主控板40需要同時連接2組共4個第一類光學(xué)傳感器30以及2組共2個第二類光學(xué)傳感器60，相較實施例1多了2個第二種光學(xué)傳感器。所述第二類光學(xué)傳感器60相較第一類光學(xué)傳感器30，其結(jié)構(gòu)與第一類光學(xué)傳感器30的結(jié)構(gòu)相同，只是體積更小曝光時間更短，具體的，第二類光學(xué)傳感器60采用了體積更小、像素更少的線陣傳感器36，及焦距更短、體積更小的平凸柱面透鏡32，所述平凸柱面透鏡32的焦距僅為2.5mm，因此可視角度在120度以上，從而將其安裝在靶面10正上方其可視區(qū)域即可覆蓋整個靶面10，且第二類光學(xué)傳感器60的像素數(shù)可遠(yuǎn)小于第一類光學(xué)傳感器30的像素數(shù)，但第二類光學(xué)傳感器60的曝光時間相較第一類光學(xué)傳感器30更短，并接近彈丸穿過感應(yīng)平面的時間，因此所述第二類光學(xué)傳感器60可以用來確定彈丸穿過感應(yīng)面的時刻。其中，線陣傳感器35優(yōu)選型號為TSL201R。由于第二種光學(xué)傳感器中的線陣傳感器35的曝光時間僅為12.8us，因此多數(shù)輕重武器的彈丸通過其感應(yīng)平面的時間都大于1個曝光周期，因而可以用彈丸離開2個空心靶面10的時刻相減得到彈丸的飛行時間。利用彈丸在2靶上的幾何坐標(biāo)差值、靶間距做平方相加及開平方運(yùn)算，即可得到彈丸飛行的距離，除以飛行時間即得到彈丸速度。具體流程如下：S1、在與同一直線垂直并拉開一定距離的兩個平面上串列設(shè)置前、后空心靶面10，分別在前、后空心靶面10的正上方設(shè)置第二類光學(xué)傳感器60；S2、通過第二類光學(xué)傳感器60檢測彈丸穿過前、后空心靶面10的時間，并相減得到彈丸的飛行時間；S3、通過對彈丸在前、后空心靶面10上的幾何坐標(biāo)差值、靶間距進(jìn)行平方相加及開平方運(yùn)算，即可得到彈丸飛行的距離，再除以飛行時間即得到彈丸速度。本發(fā)明實施例中的第一類光學(xué)傳感器30中優(yōu)選采用TSL208R線陣傳感器35，不過亦可換為其他型號的線陣傳感器35，如TSL201R、TSL202R、TSL210、TSL2014、TSL1301、TSL1401R、TSL1402R、TSL1406R、TSL1410R、TSL1412S和TSL3301等，只要這些線陣傳感器35可感應(yīng)780～1000nm內(nèi)的近紅外光，在整個周期內(nèi)連續(xù)曝光并能保證很短的曝光時間(一般200us以下)即可，但定位精度可能受傳感器像素數(shù)目的影響。本實施例2中的第二類光學(xué)傳感器60中優(yōu)選采用線陣傳感器35為TSL201R，亦可換為其他型號的超高靈敏度線陣傳感器35，如TSL202R、TSL1301、TSL1401R或TSL1402R，只要這些傳感器可感應(yīng)780～1000nm內(nèi)的近紅外光，在整個周期內(nèi)連續(xù)曝光并能保證極短的曝光時間(一般50us以下)和彈丸穿過傳感面的時間相當(dāng)或更短即可，但有些最短曝光時間超過彈丸穿過傳感面的時間較多(如50us～200us)的傳感器，如上述TSL208R、TSL210、TSL2014、TSL1406R、TSL1410R、TSL1412S和TSL3301不適合用在第二類光學(xué)傳感器60，只適合用在第一類光學(xué)傳感器30，因為這些傳感器記錄的彈丸通過感應(yīng)面的時刻不夠精確，從而導(dǎo)致測速精度的明顯下降。本發(fā)明所述的自動報靶及測速裝置及其定位與彈丸測速方法，使用最少2個第一類光學(xué)傳感器30來檢測彈著點(diǎn)位置，能夠?qū)Τ饭鈴椫獾母鞣N類型及速度的彈丸進(jìn)行精確定位，且采用線狀連續(xù)紅外背景光源20，使靶面10上各部位上的光強(qiáng)分布均勻，在進(jìn)行彈點(diǎn)坐標(biāo)定位中，通過采用查光學(xué)標(biāo)定表和比例計算的方法，避免了三角定位法的三角函數(shù)運(yùn)算，易于做到硬件解算，簡化了軟硬件結(jié)構(gòu)。同時，使用帶有第二類光學(xué)傳感器的2個自動報靶裝置串列形成自動測速裝置，在無靶材及靶紙的情況下，能夠測試常見的輕武器及火炮的彈丸速度。本發(fā)明所述的自動報靶及測速裝置及其定位與彈丸測速方法的測量精度高，而安裝精度要求低，且易于維護(hù)，適于廣泛應(yīng)用。以上裝置實施例與方法實施例是一一對應(yīng)的，裝置實施例簡略之處，參見方法實施例即可。本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點(diǎn)說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能性一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應(yīng)超過本發(fā)明的范圍。結(jié)合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實施。軟件模塊可以置于隨機(jī)儲存器、內(nèi)存、只讀存儲器、電可編程ROM、電可檫除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其他形式的存儲介質(zhì)中。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。