Способ определения характеристик рассеяния дробовых ружей и боеприпасов

 

Изобретение относится к стрелковой технике, а именно к технике определения характеристик рассеяния - кучности боя, равномерности осыпи, сгущения осыпи к центру. Технический результат - снижение трудоемкости и повышение точности. В способе производят выстрел из дробового ружья по мишени, после чего с помощью матричного фотоприемника, помещенного в плоскость сформированного объективом оптического изображения мишени, преобразуют оптические сигналы в электрические. Считывают сигналы фотоприемников, преобразуют их в цифровой код, пропорциональный электрическим сигналам фотоприемников, и запоминают их в виде двумерного массива, соответствующего матрице фотоприемников. Сравнивают кодированные сигналы с пороговым значением и решение о принадлежности сигнала дробовой отметке принимают по превышению порогового значения, если по априорным данным средняя яркость дробовой отметки больше средней яркости непораженного участка мишени, или по не превышению порогового значения, если по априорным данным средняя яркость дробовой отметки меньше средней яркости непораженного участка мишени. Запоминают в цифровом виде номера строк и столбцов элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок, определяют координаты дробовых отметок в плоскости мишени, для чего для каждого элемента массива с кодом сигнала дробовой отметки находят попарно разности между номерами его строки и столбца и номерами строки и столбца элемента массива, соответствующего участку мишени, принятому за начало координат, и умножают полученные значения разности для строк и столбцов на величину линейного разрешения фотоприемника в плоскости мишени. Определение координат центра дробовой осыпи производят суммированием координат дробовых отметок по каждой из осей координат с последующим делением суммы на общее число дробовых отметок, используют математическую модель n-дольной мишени, для чего запоминают в виде цифровых кодов координаты границ долей n-дольной мишени относительно ее центра, причем совмещение центра мишени с центром дробовой осыпи осуществляют преобразованием координат дробовых отметок путем вычитания из координат дробовых отметок соответствующих координат центра дробовой осыпи. Определение принадлежности дробовых отметок к одной из долей мишени производят сравнением преобразованных координат дробовых отметок с координатами границ n-дольной мишени, подсчитывают количество дробовых отметок в каждой доле мишени и вычисляют характеристики рассеяния по известным формулам. 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к стрелковой технике, а более конкретно к области определения количественных и качественных характеристик рассеяния дробовых ружей и дробовых снарядов и патронов при их стрельбе из ружья. В дальнейшем под дробовым ружьем понимается комплекс "ружье - патрон".

В качестве характеристик рассеяния дробовых ружей принято использовать следующие показатели [1]: кучность (К) дробового выстрела, равномерность (Р) расположения дробовых отметок на мишени (осыпь), сгущение (С) осыпи к центру. Указанные показатели могут быть определены по одному выстрелу по контрольной мишени. Постоянство (П) боя оценивают по серии выстрелов и нескольким контрольным мишеням.

Наиболее полно указанные выше характеристики рассеяния дробовых ружей и боеприпасов могут быть определены в известном способе, при котором используют стодольную контрольную мишень, устанавливаемую на стандартном для испытуемого класса ружей расстоянии (обычно 35 метров), в которую производят выстрел, после чего осуществляют подсчет дробовых отметок мишени в каждой из ста долей методом ручного счета, причем характеристики боя ружья определяют путем последующего вычисления по методике и известным формулам, приведенным в [1].

Кучность (К) дробового выстрела определяется отношением количества дробовых отметок n в контрольной мишени к общему количеству дробин (N) дробового снаряда, выраженным в процентах: Равномерность (Р) расположения дробовых отметок на мишени (осыпь) определяется отношением количества пораженных долей (m) контрольной мишени к общему числу долей М (для стодольной мишени М=100), выраженным в процентах: Сгущение к центру (С) определяется отношением количества дробовых отметок (I₁) в двух центральных зонах 1 и 2 контрольной мишени к количеству дробовых отметок (I₅) в пятой внешней кольцевой зоне мишени: где 2,25 - уравновешивающий коэффициент, равный отношению площади двух центральных зон мишени к площади пятой зоны.

Постоянство (П) боя ружья от выстрела к выстрелу заключается в способности не давать значительных различий в кучности при стрельбе патронами одной серии. Постоянство боя определяется как разница между средней кучностью (К_ср) серии выстрелов и кучностью (К_mах) выстрела, максимально отличающегося от средней, выраженная в процентах: Недостатком описанного выше известного способа определения характеристик рассеяния дробового ружья и боеприпасов является его высокая трудоемкость, связанная с необходимостью подсчета количества дробовых отметок по зонам мишени для каждого отдельного выстрела из отдельного ствола и выбранной партии патронов. При этом, чем мельче применяемая в патроне дробь и, следовательно, больше число дробин в снаряде, тем более трудоемкой становится операция по определению параметров рассеяния. Так, например, при использовании дроби 0 (диаметр дробины 4,25 мм) в снаряде весом 32 г будет находиться примерно 67 дробин, а при использовании дроби 10 (диаметр дробины 1,75 мм) - 694 дробины.

Другим недостатком известного способа является низкая точность при определении искомых характеристик рассеяния дробового ружья. Это связано с тем, что при стрельбе по стодольной контрольной мишени точкой прицеливания является центр мишени, поэтому из-за возможных ошибок стрелка или погрешностей прицельных устройств центр дробовой осыпи отклоняется от центра мишени. В результате такого отклонения все характеристики (кучность, равномерность осыпи, сгущение к центру и постоянство боя) будут определяться с ошибкой, величина которой возрастает с увеличением отклонения центра осыпи от центра мишени.

Также известен способ [2], заключающийся в том, что производят выстрел по n-дольной мишени, после чего изображение мишени, сформированное оптической системой, геометрически подобной n-дольной мишени, считывают матричным или линейчатым фотоприемником с числом элементов, равным числу долей мишени, запоминают выходные сигналы всех фотоприемников матрицы или линейки, величина которых пропорциональна количеству дробовых отметок в соответствующей доле мишени, последовательно опрашивая фотоприемники, преобразуют выходные сигналы в цифровой код и запоминают их, затем путем деления значений запомненных сигналов на значение сигнала, соответствующего одной дробовой отметке, определяют количество дробовых отметок в каждой доле мишени, их общее количество и отображают их на экране устройства отображения результатов стрельбы, а кучность стрельбы, степень сгущения к центру и равномерность дробовой осыпи вычисляют по известным формулам.

Способ обладает более высоким быстродействием, однако точность определения параметров стрельбы невысока, так как стрельба ведется по центру мишени, и при отклонении центра осыпи от точки прицеливания указанные характеристики будут определяться с ошибкой. Кроме того, сложность оптической системы, геометрически подобной мишени, затрудняет реализацию этого способа, в частности, для случая стодольной мишени, обеспечивающей более высокую точность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ [3] определения характеристик рассеяния дробовых ружей и боеприпасов, заключающийся в том, что производят выстрел по мишени, не разделенной на доли, матричным фотоприемником, помещенным в плоскость сформированного объективом оптического изображения мишени, преобразуют оптические сигналы, идущие от мишенной плоскости, в электрические, величина которых пропорциональна яркости оптических сигналов, запоминают электрические сигналы фотоприемников, последовательно считывают сигналы фотоприемников и с помощью телевизионной системы получают изображение мишенной плоскости с дробовыми отметками на экране устройства отображения результатов стрельбы, после чего расчетно-графическим или графическим методом определяют положение центра дробовой осыпи, помещают трафарет n-дольной мишени в найденный центр осыпи, подсчитывают количество дробовых отметок в каждой доле трафарета мишени, а характеристики рассеяния вычисляют по известным формулам.

Рассмотренный способ также не позволяет с достаточной точностью определить характеристики рассеяния дробовых ружей, так как положение центра осыпи, в который помещают центр трафарета n-дольной мишени, оценивается с низкой точностью расчетно-графическим или графическим методами [1], т.е. оператор определяет положение центра дробовой осыпи с экрана монитора с помощью линейки вручную с последующими вычислениями. Кроме того, подсчет распределения дробовых отметок по зонам трафарета n-дольной мишени для последующего вычисления характеристик рассеяния также выполняется оператором вручную с экрана монитора.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Изобретение решает задачу уменьшения участия оператора как в процессе получения данных для определения характеристик рассеяния дробовых ружей, так и в процессе обработки этих данных и, как следствие, уменьшения трудоемкости и повышения точности. Последнее можно рассматривать в качестве технического результата, получаемого от использования изобретения. Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе осуществляются следующие действия.

Производят выстрел из дробового ружья по мишени, после чего матричным фотоприемником, помещенным в плоскость сформированного объективом оптического изображения мишени, преобразуют оптические сигналы в электрические, величина которых пропорциональна яркости оптических сигналов, запоминают электрические сигналы фотоприемников, считывают сигналы фотоприемников, преобразуют их в цифровой код, пропорциональный электрическим сигналам фотоприемников, и запоминают их в виде двумерного массива, соответствующего матрице фотоприемников, сравнивают кодированные сигналы с пороговым значением и решение о принадлежности сигнала дробовой отметке принимают по превышению порогового значения, если по априорным данным средняя яркость дробовой отметки больше средней яркости непораженного участка мишени, или по не превышению порогового значения, если по априорным данным средняя яркость дробовой отметки меньше средней яркости непораженного участка мишени, запоминают в цифровом виде номера строк и столбцов элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок, определяют координаты дробовых отметок в плоскости мишени, для чего для каждого элемента массива с кодом сигнала дробовой отметки находят попарно разности между номерами его строки и столбца и номерами строки и столбца элемента массива, соответствующего участку мишени, принятому за начало координат, и умножают полученные значения разности для строк и столбцов на величину линейного разрешения фотоприемника в плоскости мишени, а определение координат центра дробовой осыпи производят суммированием координат дробовых отметок по каждой из осей координат с последующим делением суммы на общее число дробовых отметок, используют математическую модель n-дольной мишени, для чего запоминают в виде цифровых кодов координаты границ долей n-дольной мишени относительно ее центра, причем совмещение центра мишени с центром дробовой осыпи осуществляют преобразованием координат дробовых отметок путем вычитания из координат дробовых отметок соответствующих координат центра дробовой осыпи, а определение принадлежности дробовых отметок к одной из долей мишени производят сравнением преобразованных координат дробовых отметок с координатами границ долей n-дольной мишени, подсчитывают количество дробовых отметок в каждой доле мишени и вычисляют характеристики рассеяния по известным формулам.

Технический результат, получаемый при выполнении совокупности вышеуказанных действий, обусловлен тем, что в результате этих действий обеспечивается измерение в цифровой форме координат дробовых отметок в плоскости мишени в качестве данных для определения характеристик рассеяния, а также использование в качестве n-дольной мишени ее полноразмерной математической модели, позволяющей производить подсчет дробовых отметок в долях мишени компьютером. Последнее является обоснованием причинно-следственной связи между техническим результатом и существенными признаками изобретения.

Сравнение предлагаемого способа определения характеристик рассеяния дробовых ружей со способом, принятым за прототип, показывает, что общими с прототипом действиями являются следующие.

Производят выстрел по мишени, матричным фотоприемником, помещенным в плоскость сформированного объективом оптического изображения мишени, преобразуют оптические сигналы в электрические, величина которых пропорциональна яркости оптического сигнала, запоминают электрические сигналы фотоприемников, считывают сигналы фотоприемников и по этим сигналам определяют центр дробовой осыпи и вычисляют характеристики рассеяния.

Отличительными признаками (действиями) являются следующие.

Перед определением центра дробовой осыпи электрические сигналы фотоприемников преобразуют в цифровой код, пропорциональный значению электрического сигнала, и запоминают их в виде двумерного массива, соответствующего матрице фотоприемников, сравнивают кодированные сигналы фотоприемников с пороговым значением и решение о принадлежности сигнала к дробовой отметке принимают по превышению порогового значения, если по априорным данным средняя яркость оптического сигнала от дробовой отметки больше средней яркости оптического сигнала от непораженного участка мишени, или по не превышению порогового значения, если по априорным данным средняя яркость оптического сигнала от дробовой отметки меньше средней яркости оптического сигнала от непораженного участка мишени, запоминают в цифровом виде номера строк и столбцов элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок, определяют координаты дробовых отметок в плоскости мишени, для чего для каждого элемента массива с кодом сигнала дробовой отметки находят попарно разности между номерами его строки и столбца и номерами строки и столбца элемента массива, соответствующего участку мишени, принятому за начало координат, и умножают полученные значения разности для строк и столбцов на величину линейного разрешения фотоприемника в плоскости мишени, причем определение координат центра дробовой осыпи производят суммированием координат дробовых отметок по каждой из осей координат с последующим делением суммы на общее число дробовых отметок, используют математическую модель n-дольной мишени, для чего запоминают в виде цифровых кодов координаты границ долей n-дольной мишени относительно ее центра, причем совмещение центра мишени с центром дробовой осыпи осуществляют преобразованием координат дробовых отметок путем вычитания из координат дробовых отметок соответствующих координат центра дробовой осыпи, а определение принадлежности дробовых отметок к одной из долей мишени производят сравнением преобразованных координат дробовых отметок с координатами границ долей n-дольной мишени.

Изобретение поясняется чертежами, где фиг. 1 - блок-схема устройства для определения характеристик рассеяния дробовых ружей. Устройство является одним из возможных вариантов, с помощью которого можно пояснить осуществление предлагаемого способа.

Фиг.2 - блок-схема упрощенного алгоритма получения изображения мишени на мониторе компьютера.

Фиг.3 - блок-схема алгоритма функционирования вычислителя.

Предлагаемый способ определения характеристик рассеяния дробовых ружей и боеприпасов состоит в следующем. Производят выстрел из дробового ружья по мишени, выбирая за точку прицеливания центральную часть мишени. С помощью объектива получают изображение мишени. Изображение мишени, сформированное объективом, считывают матричным фотоприемником, помещенным в плоскость оптического изображения мишени, при этом расстояние между объективом и мишенью выбирают таким образом, чтобы поле зрения матричного фотоприемника перекрывало всю мишень. С помощью фотоприемника преобразуют оптические сигналы в электрические, величина которых пропорциональна энергетическим параметрам оптического сигнала - яркости, интенсивности и т.д. В качестве электрических сигналов обычно используют напряжение. Запоминают эти сигналы в аналоговой форме, затем последовательно считывают сигналы фотоприемников и с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) преобразуют их в цифровой код. Таким образом, на выходе АЦП получают в цифровом виде величину, пропорциональную яркости оптического сигнала, приходящего с мишени. Полученные цифровые коды запоминают в памяти компьютера в виде двумерного массива, каждый элемент которого в цифровом виде описывает оптическое изображение мишени. Этот массив полностью соответствует матрице фотоприемников. Последовательно выбирая из памяти компьютера элементы этого массива, сравнивают каждый из них с пороговым значением для выделения элементов массива, соответствующих дробовым отметкам. Основой для выделения дробовых отметок на фоне непораженных участков мишени служит различие яркостей их оптических сигналов или различие закодированных в цифровом виде значений сигналов фотоприемников (значений элементов цифрового массива), другими словами - контраст между этими сигналами. Например, если мишень выполнена в виде листа белой бумаги, а освещение ее производят с тыльной стороны, то изображения дробовых отметок будут выглядеть яркими точками по сравнению с непораженными участками мишени, а значения кодированных сигналов соответствующих фотоприемников будут превышать значения кодированных сигналов всех остальных фотоприемников матрицы, соответствующих непораженным участкам мишени. И наоборот, если освещать такую мишень с фронтальной стороны, непораженные участки мишени будут выглядеть более яркими, чем дробовые отметки, а значения кодированных сигналов фотоприемников, соответствующих непораженным участкам мишени, будут превышать значения кодированных сигналов фотоприемников, соответствующих дробовым отметкам. Чем больше контраст между сигналами указанных групп фотоприемников матрицы, тем меньше вероятность ошибочных решений при выделении дробовых отметок. Требуемый для надежного выделения дробовой отметки уровень контрастности обеспечивается такими параметрами как конструкция и материал мишени, мощность и тип осветителей, экспозиция и др. Если по априорным данным яркость дробовой отметки в среднем больше яркости непораженного участка мишени, то решение о принадлежности исследуемого элемента массива дробовой отметке принимают при превышении порогового значения этим элементом. Если же по априорным данным яркость дробовой отметки наоборот в среднем меньше яркости непораженного участка мишени, то решение о принадлежности исследуемого элемента массива дробовой отметке принимают по не превышению порогового значения этим элементом. Пороговое значение, с которым производят сравнение значений кодированных сигналов фотоприемников матрицы, определяют в соответствии с одним из выбранных критериев принятия решения, например критерием Неймана-Пирсона, критерием "идеального наблюдателя" или другими критериями, известными в теории принятия решений (раздел теории вероятностей). Определение порогового значения может быть произведено, например, следующим образом: до производства выстрелов формируют оптическое изображение непораженной мишени при тех же условиях освещения и экспозиции, что и при определении параметров рассеивания, кодируют в цифровом виде значения электрических сигналов фотоприемников матрицы, запоминают их и по полученной выборке путем ее статистической обработки строят гистограмму закона распределения плотности вероятности значений этих сигналов, определяют их математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение, при этом пороговое значение выбирают таким образом, чтобы разность между выбранным пороговым значением и полученным математическим ожиданием, взятая по модулю, превышала среднеквадратическое отклонение (например, в 1,5...2 раза). Если известно, что дробовые отметки ярче непораженных участков мишени, то пороговое значение должно быть больше математического ожидания на величину этой разности. Если известно, что непораженные участки мишени ярче дробовых отметок, то пороговое значение должно быть меньше математического ожидания на величину этой разности. После сравнения всех элементов массива с пороговым значением и принятия решения о выделении элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок запоминают в цифровом виде номера строк и столбцов этих элементов и для каждого найденного элемента массива с кодом сигнала дробовой отметки находят попарно разности между номерами его строки и столбца и номерами строки и столбца элемента массива, соответствующего участку мишени, принятому за начало координат. За начало координат удобнее всего принять угол мишени. Например, пусть угол мишени зафиксирован в элементе массива с номером строки i₀ и номером столбца j₀, а исследуемый элемент массива дробовых отметок имеет номер строки i₁ и номер столбца j₁. Находят разности (i₁-i₀) и (j₁-j₀) и, умножая полученные значения разностей на величину линейного разрешения фотоприемника матрицы в плоскости мишени Δ, определяют координаты x₁ и у₁ исследуемой дробовой отметки в плоскости мишени в выбранной системе координат. Аналогично находят координаты _n и у_n остальных дробовых отметок и запоминают их в виде соответствующих массивов. Суммируя затем соответствующие координаты всех дробовых отметок и деля полученные значения сумм на общее число дробовых отметок, находят координаты центра дробовой осыпи Х и Y в плоскости мишени, т.е.:


Найденные и запомненные в памяти компьютера в виде массивов координаты дробовых отметок после определения координат центра дробовой осыпи преобразуются, для чего находят разности соответствующих координат каждой дробовой отметки и координат центра дробовой осыпи. Вновь полученные массивы координат в отличие от первоначальных содержат координаты дробовых отметок относительно центра дробовой осыпи. Таким приемом осуществляется необходимое совмещение центра n-дольной мишени с центром дробовой осыпи. Преобразованные координаты каждой дробовой отметки затем сравнивают с координатами границ долей математической модели n-дольной мишени относительно ее центра, хранящихся в памяти компьютера в виде цифровых кодов, и определяют принадлежность дробовой отметки к одной из долей n-дольной мишени. Каждая доля трафарета мишени задана в полярных координатах начальным и конечным радиусами, а также начальным и конечным углами отсчета. Для определения принадлежности очередной дробовой отметки к какой-либо доле трафарета мишени координаты этой отметки также преобразуются в полярные координаты, характеризующиеся радиусом и углом отсчета. Затем полученные радиус и угол отсчета отметки сравнивают соответственно с начальными и конечными радиусами и углами для доли трафарета мишени. Если радиус и угол координат отметки меньше конечных и больше начальных соответственно радиусов и углов доли мишени, то принимают решение о принадлежности данной отметки выбранной доле трафарета мишени. После суммирования количества отметок в каждой из долей трафарета мишени производят окончательное вычисление параметров рассеяния по известным формулам.

Осуществление предлагаемого способа определения характеристик рассеяния дробовых ружей можно рассмотреть на примере устройства, блок-схема которого приведена на фиг.1.

Устройство содержит мишень 1, выполненную, например, в виде плоского листа размером около 1,5 х 1,5 м из частично прозрачного материала, например белой бумаги. Мишень помещается в непрозрачную рамку 2, размеры которой известны и ориентированы параллельно осям координат, и освещается с тыльной стороны или с фронтальной стороны источниками света. На фиг.1 рассмотрен вариант освещения с тыльной стороны источниками света 3.

Изображение мишени формируется оптической системой или объективом 4. В качестве объектива могут быть использованы стандартные объективы типа "Индустар", "Гелиос" и др. с соответствующим фокусным расстоянием. Выбор объектива определяется расстоянием, с которого будет осуществляться формирование изображения мишени, в частности, при использовании объективов типа "Вега" можно производить съемку с огневого рубежа (порядка 35 м от мишени). Объектив 4 оптически сопряжен с мишенной плоскостью и проецирует ее изображение на фоточувствительную площадку фотоприемного устройства 5, выполненного в виде ПЗС-матрицы, принцип работы которых и устройство известны [4] . В качестве ПЗС- матриц могут быть использованы серийные приборы типа К1200ЦМ15 и др., подробное описание которых приведено там же.

Первый электрический вход ПЗС-матрицы через последовательно соединенные преобразователь уровня 6, формирователь фазных сигналов накопления 7 и элемент И 8 подключен к первому выходу синхронизатора 9. Второй электрический вход ПЗС-матрицы через последовательно соединенные преобразователь уровня 10 и формирователь фазных сигналов памяти 11 подключен ко второму выходу синхронизатора 9. Третий электрический вход ПЗС-матрицы через последовательно соединенные преобразователь уровня 12 и формирователь фазных сигналов выходного регистра 13 подключен к третьему выходу синхронизатора 9. В качестве формирователей фазных сигналов 7, 11 и 13 могут быть применены серийные микросхемы типа К1138АП1 [4], основой которых являются кольцевые счетчики. Преобразователи уровней 6, 10 и 12, обеспечивающие преобразование входных сигналов ТТЛ-уровней в управляющие сигналы, подаваемые непосредственно на ПЗС-матрицу, могут быть реализованы на основе серийных микросхем типа К1119ПУ1 - ПУЗ [4]. Второй вход схемы И 8 соединен с первым выходом формирователя импульса накопления 14, второй выход которого подключен ко второму входу синхронизатора 9. Первый вход синхронизатора 9 соединен с выходом генератора тактовых импульсов 15 и со вторым входом формирователя 14. Генератор тактовых импульсов может быть выполнен на основе серийного кварцевого генератора типа "Гиацинт", работающего на частоте 5 МГц и счетчиках, собранных на серийных микросхемах типа К155ИЕ6 и др. Первый вход формирователя 14 подключен к пульту управления 16. С пульта 16 в виде соответствующих напряжений подается команда "Пуск", которая поступает на формирователь 14, команды "Запись"-"Считывание" управления блоком памяти 17 и команда изменения длительности импульса накопления, посредством которой можно изменять длительность импульса накопления ПЗС-матрицы путем изменения кодов, записываемых в формирователе 14. Электрический выход ПЗС-матрицы 6 соединен с первым входом видеоусилителя 18, второй вход которого подключен к четвертому выходу синхронизатора 9. Выход видеоусилителя 18 связан с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 19, управляющий вход которого также подключен к четвертому выходу синхронизатора 14. Видеоусилитель 18 целесообразно выполнить по схеме двойной коррелированной выборки, принцип действия и схемные решения такого исполнения представлены в [4]. В качестве АЦП 19 могут быть использованы, например, серийные приборы типа К572ВП1 на восемь разрядов. Цифровой выход АЦП шиной данных подключен к входу блока памяти 17, входы управления которого подключены к формирователю служебных сигналов (ФСС) 20, а адресные входы АЦП 19 соединены адресной шиной со счетчиком адреса 21. Блок памяти может быть выполнен на основе серийно выпускаемых микросхем, например К565РУ9. Выходы блока памяти 17 через шину данных подключены к вычислителю 22, который снабжен видеоконтрольным устройством 23. В качестве вычислителя могут быть использованы серийные компьютеры типа IBM PC в стандартной комплектации. Управление блоком памяти со стороны компьютера организуется через стандартный параллельный порт ввода-вывода, команды которого поступают в блок памяти 17 через ФСС 20. Второй вход ФСС соединен с пятым выходом синхронизатора 9. Синхронизатор 9, формирователи 14 и 20 могут быть выполнены на микросхемах типа К589ХЛ4, принцип действия которой и возможности представлены в [5]. Возможно также использование специализированных БИС серии К1124 [4]. Запоминающее устройство модели стодольной мишени 24 шиной данных связано с вычислителем 22.

Функционирование устройства происходит следующим образом. Вначале производится выстрел из испытуемого ружья (на схеме не показано) по центру мишени 1. После выстрела включают освещение 3 мишени 1 и подготавливают электронно-оптическую часть устройства. Для этого формирователь команд "Запись" - "Считывание" на пульте 16 переводят в режим "Запись", переключатель длительности импульса накопления на том же пульте устанавливают в среднем положении и включают питание. После включения запускается тактовый генератор 15, импульсы которого поступают в синхронизатор 9. Синхронизатор 9 выдает управляющие команды на формирователи 7, 11 и 13 (через схему И 8), которые в свою очередь формируют фазовые сигналы управления ПЗС-матрицей, поступающие на нее через преобразователи уровня 6, 10 и 12. Под действием этих сигналов в матрице очищаются все регистры. Одновременно с этим синхронизатор 9 выдает команды на ФСС 20, под действием которых обнуляется счетчик адреса памяти 21, блокируется поступление в него тактовых импульсов, а блок памяти 17 переводится в режим записи. На этом подготовительная часть функционирования устройства заканчивается. Последующие операции осуществляют с помощью пульта управления 16. Подачей команды "Пуск" с пульта управления 16 начинается этап формирования кадра изображения мишени 1. Изображение мишени 1, сформированное объективом 4, проецируется на фоточувствительную площадку ПЗС-матрицы 5. По команде "Пуск" формирователь импульса накопления 14 формирует на втором входе схемы И 8 отрицательный импульс, под действием которого схема И 8 блокирует поступление тактовых импульсов на формирователь фазного сигнала накопления 7, в результате чего в каждом элементе секции накопления матрицы 5 накапливаются заряды, пропорциональные освещенности (яркости) участка мишени 1, находящегося в поле зрения элемента разрешения ПЗС-матрицы 5. По окончании импульса накопления схема И 8 восстанавливает прохождение тактовых импульсов в формирователь фазных сигналов 7 секции накопления матрицы 5, чем обеспечивается перевод зарядов в секцию памяти ПЗС-матрицы, а затем в выходной регистр. В выходном устройстве регистра матрицы заряд преобразуется в напряжение, которое подается на вход видеоусилителя 18. При появлении первого импульса напряжения на электрическом выходе ПЗС-матрицы, соответствующего некоторому первому элементу разрешения, синхронизатор 9 деблокирует поступление тактовых импульсов в счетчик адреса 21 памяти 17. Видеоимпульс с выхода матрицы 5 усиливается в видеоусилителе 18 и подается на аналоговый вход АЦП 19, где его амплитуда преобразуется в цифровой код, который поступает на вход записи блока памяти 17. Первый же пришедший в ФСС 20 тактовый импульс установит начальный адрес ячейки памяти, в которую будет произведена запись полученного кода, и сформирует импульс записи. Со следующим тактовым импульсом на выходе ПЗС-матрицы 5 появится видеоимпульс, соответствующий следующему элементу разрешения, который пройдет тот же путь, но запишется в ячейку памяти со своим адресом. После прохождения последнего импульса кадра изображения синхронизатор 9 опять заблокирует счетчик адреса 21 и блок памяти 17 от записи. Таким образом, изображение мишени 1 в цифровой форме будет зафиксировано в ячейках блока памяти 17. Передача полученной информации из блока памяти 17 в вычислитель 22 осуществляется следующим образом. Командой "Считывание" с пульта управления 16 через синхронизатор 9 и ФСС 20 блок памяти 17 переводится в режим считывания, обнуляется счетчик адреса 21 и блокируется прохождение на него тактовых импульсов. При использовании в качестве вычислителя компьютера типа IBM PC передачу данных в компьютер можно произвести через параллельный порт ввода-вывода в соответствии со стандартным протоколом [6]. Далее по команде компьютера через ФСС 20 устанавливается начальный адрес ячейки памяти 17, выход блока памяти 17 подключается к шине ввода-вывода и импульсом считывания происходит съем параллельного кода в память компьютера. Используя алгоритм, блок-схема которого представлена на фиг.2, изображение мишени выводится на монитор 23 для визуального контроля.

Если контраст полученного изображения недостаточен, то переключателем длительности импульса накопления на пульте управления 16 длительность этого импульса увеличивают, повторяя все описанные ранее операции. Если контраст изображения мишени 1 на мониторе удовлетворительный, то производится окончательная обработка изображения в соответствии с алгоритмом, упрощенная блок-схема которого приведена на фиг.3. Математическая модель контрольной стодольной мишени заранее формируется в запоминающем устройстве 24 компьютера в виде граничных условий, описывающих расположение и границы каждой из 100 долей мишени относительно ее центра.

При подсветке мишени 1 с тыльной стороны изображения дробовых отметок будут выглядеть как яркие точки по отношению к изображениям непробитых участков мишени. Изображение рамки 2 наоборот будет выглядеть темным по сравнению с непробитыми участками мишени, что обеспечивает высокую контрастность изображения мишени и, следовательно, высокую надежность выделения дробовых отметок. В соответствии с алгоритмом вычисления, представленным на фиг.3, определяются начало координат, направления осей координат и масштаб изображения, после чего вычисляются координаты дробовых отметок в выбранной системе координат. За начало координат может быть принята любая точка мишени. Для удобства вычислений за начало координат лучше принять угол рамки мишени, а по ее известным размерам с помощью изображения мишени, зафиксированного ПЗС-матрицей, можно оценить линейное разрешение каждого фотоприемника, параметр, необходимый для определения координат дробовых отметок в плоскости мишени. Например, если размер вертикальной стороны рамки составляет 1,5 м, а ее изображение занимает 600 элементов разрешения по вертикали, то линейное разрешение каждого фотоприемника находится как 1,5 м/ 600=0,0025 м.

В случае, когда изображение дробовой отметки занимает несколько элементов матрицы, путем суммирования соответствующих координат элементов и делением полученных значений суммы на общее число занятых отметкой элементов преобразуют его в один элемент, соответствующий центру изображения отметки.

Таким образом, предложенный способ может быть реализован с помощью рассмотренного устройства, обеспечивая ряд преимуществ перед известными способами. Учитывая то, что производительность современных компьютеров высока, определение параметров рассеивания для каждого выстрела будет происходить практически в режиме реального времени, при этом повышается точность их определения.

Дополнительным преимуществом предложенного способа является возможность применения других алгоритмов обработки дробовой осыпи, в том числе основанных на законах математической статистики. Базой для этого служит сформированный в цифровом виде массив координат пробоин. Так, например, известно применение в дробовых ружьях дульных насадок типа "утиный нос" [7]. Такие насадки формируют дробовую осыпь в виде эллипса, сильно вытянутого по горизонтали, в отличие от ружей с обычными типами дульных сужений (цилиндр, цилиндр с напором, слабый чок, средний чок и т.д.), дающих приблизительно круговую осыпь. Анализировать такую эллиптическую осыпь с помощью алгоритма стодольной круговой контрольной мишени не корректно. Предложенный способ дает возможность, применяя иную, а при необходимости и специально разработанную для данного случая модель расчета, получать количественные характеристики дробовых осыпей такого типа, вводя эту модель в виде соответствующего алгоритма в память компьютера.

Другим дополнительным преимуществом предлагаемого способа является то, что в случае применения разрушаемых типов мишеней появляется возможность хотя бы двукратного их использования путем вычитания из изображения мишени, получаемого после второго выстрела, ее изображения, полученного после предыдущего выстрела.

Источники информации
1. Трофимов В.Н. Охотничьи боеприпасы и снаряжение патронов к охотничьим ружьям: - Мн.: "Современное слово", М.: "Издательство Рученькина", 1998, 320 с.

2. Патент РФ RU 2037132 С1, кл. F 41 J 5/00 по заявке 5003366/23 от 25.09.91.

3. Патент РФ RU 2074371 С1, кл. F 41 J 5/02 по заявке 94008434/08 от 01.03.94.

4. Пресс Ф.П. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью.- М.: Радио и связь, 1991.

5. Стенин В. Я. Применение микросхем с зарядовой связью.- М.: Радио и связь, 1989.

6. Айден К. и др. Аппаратные средства PC: Пер. с нем.- СПб.: BHV - С-П., 1997.

7. Георгиев Сергей "Утконос, не попавший в Красную Книгу". Российский оружейный журнал - Ружье. 4'2000: Издательский дом "Ружье".

Формула изобретения

Способ определения характеристик рассеяния дробовых ружей и боеприпасов, заключающийся в том, что производят выстрел по мишени матричным фотоприемником, помещенным в плоскость сформированного объективом оптического изображения мишени преобразуют оптические сигналы в электрические, величина которых пропорциональна яркости оптического сигнала, запоминают электрические сигналы фотоприемников, считывают сигналы фотоприемников и по этим сигналам определяют центр дробовой осыпи и вычисляют характеристики рассеяния, отличающийся тем, что перед определением центра дробовой осыпи электрические сигналы фотоприемников преобразуют в цифровой код, пропорциональный значению электрического сигнала, и запоминают их в виде двумерного массива, соответствующего матрице фотоприемников, сравнивают кодированные сигналы фотоприемников с пороговым значением и решение о принадлежности сигнала дробовой отметке принимают по превышению порогового значения, если по априорным данным средняя яркость оптического сигнала от дробовой отметки больше средней яркости оптического сигнала от непораженного участка мишени, или по не превышению порогового значения, если по априорным данным средняя яркость оптического сигнала от дробовой отметки меньше средней яркости оптического сигнала от непораженного участка мишени, запоминают в цифровом виде номера строк и столбцов элементов массива с кодами сигналов дробовых отметок, определяют координаты дробовых отметок в плоскости мишени, для чего для каждого элемента массива с кодом сигнала дробовой отметки находят попарно разности между номерами его строки и столбца и номерами строки и столбца элемента массива, соответствующего участку мишени, принятому за начало координат, и умножают полученные значения разностей для строк и столбцов на величину линейного разрешения фотоприемника в плоскости мишени, причем определение координат центра дробовой осыпи производят суммированием координат дробовых отметок по каждой из осей координат с последующим делением суммы на общее число дробовых отметок, используют математическую модель n-дольной мишени, для чего запоминают в виде цифровых кодов координаты границ долей n-дольной мишени относительно ее центра, причем совмещение центра мишени с центром дробовой осыпи осуществляют преобразованием координат дробовых отметок путем вычитания из координат дробовых отметок соответствующих координат центра дробовой осыпи, а определение принадлежности дробовых отметок к одной из долей мишени производят сравнением преобразованных координат дробовых отметок с координатами границ долей n-дольной мишени.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3