自动报靶及测速装置及其定位测速方法与流程

本发明涉及一种自动报靶装置，具体涉及一种自动报靶及测速装置及其定位测速方法。

背景技术：
报靶分为报胸环靶和坐标靶两种。前者只要求报出着弹点环数，应用于各类训练、比赛及娱乐设施；后者还要求报出着弹点精确的几何坐标，一般用于轻武器调校精度。传统的人工报靶占用人力，安全性不好，效率低下，不能检测连发，因而近年来出现了各类自动报靶系统，但往往存在着购置及使用成本高、使用不方便、着弹点多且重叠时易出错、系统复杂可靠性差等问题，从而限制了自动报靶装置的推广。已有的自动报靶系统按原理通常分为四类：超声波激波法，双层电极短路采样法，激光对管或光幕法，图像处理法。其中超声波激波法利用弹丸超音速飞行时产生的激波或弹丸击穿靶材所产生的超声波进行检测，前者如专利号为CN200610102134.X的激波报靶系统，要求弹丸必须为超音速弹丸，不能检测弹丸速度较低的部分手枪；后者如专利号为CN201010231582.6的超声电子靶实弹射击多通道自动报靶系统，对靶材有一定要求，相应的信号处理算法较复杂，不易用嵌入式硬件实现。双层电极短路采样法采用2层导电层间夹一层绝缘层制作靶材，有弹丸穿过时相应点导通进行检测，如专利号为CN201310077701.0的一种轻武器实弹射击自动报靶的装置及其工作方法，缺点为靶材较贵，使用成本高。激光对管或光幕法利用对射的激光管或光纤组成光网格，有弹丸穿过时遮挡光网格而被检测，如专利号为CN200710019000.6的光幕阵列自动报靶装置及方法，缺点为光幕制作及安装的精度要求较高，因而成本昂贵，也有用摄像头或线阵CCD取代接收管的，但灵敏度有限，曝光时间长，导致对高速弹丸的检测性能不佳。图像处理法，如专利号为CN201310249220.3的一种基于图像识别的射击自动报靶系统，以摄像头拍摄靶面进行图像处理，得出弹着点位置，系统复杂安装麻烦，对靶面的光洁度有一定要求且对着弹点重合的情况检测性能下降。

技术实现要素：
有鉴于此，有必要提供一种能够精确检测弹点着点位置从而进行精确报靶、且安装工艺简单、易于维护的自动报靶及测速装置及其定位、测速方法。本发明提供一种自动报靶装置，其包括，靶面，所述构成靶面的靶材上平铺有靶纸；线状连续红外背景光源，环绕安装于所述靶面的至少三个边缘，与主控板(40)相连并由主控板做电流与亮度控制；与主控板连接的至少两个第一类光学传感器，所述至少两个第一类光学传感器分别安装于靶面的顶角上，使所述第一类光学传感器的可视范围覆盖整个靶面；主控板，与所述第一类光学传感器电连接，用于接收第一光学传感器采集的数据，并通过分析计算得到弹着点的几何坐标。一种自动报靶的定位方法，其包括以下步骤，其中S2～S5是循环进行的：S1、主控板接收来自第一类光学传感器的10个周期的亮度信号并进行比对，如果10个周期内亮度信号变化很小，则将第一个周期内的像素亮度数据记下，称为背景数组；S2、正常工作并接收1个周期内第一类光学传感器的亮度信号，称为实时数组；S3、将背景数组减去实时数组，得到暗斑数组，并对暗斑数组进行边缘检测和质心法处理，得到第一类光学传感器检测到的暗斑边缘及中心位置；S4、根据暗斑大小和持续时间等特征判断是否为飞虫等非弹丸目标；S5、以暗斑边缘及中心位置二分法查光学标定表，得到暗斑中心位于靶面外缘光源上的对应位置，并以比例计算求出着弹点的坐标。本发明还提供一种自动测速装置，其包括两个串列设置的靶面，无中部的靶材及靶纸；每个靶面分别设有一线状连续红外背景光源，所述线状连续红外背景光源分别环绕安装于每个靶面的至少三个边缘，与主控板相连并由主控板做电流与亮度控制；与主控板连接的至少两个第一类光学传感器，所述至少两个第一类光学传感器分别安装于靶面的顶角上，使所述第一类光学传感器的可视范围覆盖整个靶面；安装在每个靶面正上方的第二类光学传感器，所述第二类光学传感器的曝光时间小于第一类光学传感器的曝光时间。主控板，分别与两靶面上设置的第一类光学传感器、第二类光学传感器电连接，用于接收第一光学传感器、第二类光学传感器采集的数据，并通过分析计算得到弹丸的打靶速度。一种自动测速方法，其包括以下步骤：S1、在与同一直线垂直并拉开一定距离的两个平面上串列设置前、后空心靶面，分别在前、后空心靶面的正上方设置第二类光学传感器；S2、通过第二类光学传感器检测弹丸穿过前、后空心靶面的时间，并相减得到弹丸的飞行时间；S3、通过对弹丸在前、后空心靶面上的几何坐标差值、靶间距进行平方相加及开平方运算，即可得到弹丸飞行的距离，再除以飞行时间即得到弹丸速度。一种自动报靶与测速装置的标定方法，其包括以下步骤：S1、通过UV印刷或粘贴不透明胶膜的方式形成每隔一定距离具有一条透光窄缝的标定棒；S2、选取3个长度分别与靶面三边外缘长度相等的标定棒，将所述标定棒设置在对应外缘的线状连续红外背景光源之前；S3、红外光透过所述透光窄缝在线阵传感器的感应线形成亮点尖峰，求取尖峰的像素位置，并将尖峰的像素位置和与对应的透光窄缝的几何坐标做四阶数学拟合，S4、再利用五个四阶拟合参数求取靶面外缘上的点和线阵传感器的像素间的对应关系表，即为光学标定表。本发明所述的自动报靶及测速装置及其定位与弹丸测速方法，使用最少2个第一类光学传感器来检测弹着点位置，能够对除曳光弹之外的各种类型及速度的弹丸进行精确定位，且采用线状连续红外背景光源，使靶面上各部位上的光强分布均匀，在进行弹点坐标定位中，通过采用查光学标定表和比例计算的方法，避免了三角定位法的三角函数运算，易于做到硬件解算，简化了软硬件结构。同时，使用带有第二类光学传感器的2个自动报靶装置串列形成自动测速装置，在无靶材及靶纸的情况下，能够测试常见的轻武器及火炮的弹丸速度。本发明所述的自动报靶及测速装置及其定位与弹丸测速方法的测量精度高，而安装精度要求低，且易于维护，适于广泛应用。附图说明图1为本发明实施例1所述自动报靶装置的结构示意图；图2为本发明实施例1所述的管状红外光源的结构示意图；图3为本发明实施例1所述的导光柱的结构示意图；图4为本发明实施例1所述的第一类光学传感器的结构示意图；图5为本发明实施例1中弹丸穿过感应平面过程示意图；图6为本发明实施例1所述的消光结构的结构示意图；图7为本发明实施例1所述的消光结构的剖视图；图8为本发明实施例1所述消光结构与第一类光学传感器安装时的相对位置图；图9为本发明实施例1所述的线阵传感器上聚焦得到狭长矩形的示意图；图10为本发明实施例1所述标定时标定棒和光源的相对位置示意图；图11为本发明实施例1所述UV印刷在标定棒表面的部分标定结构示意图；图12为本发明实施例1所述报靶时的坐标计算示意图；图13为本发明实施例1所述报靶时的算法流程图；图14为本发明实施例2所述自动测速装置的结构示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1如图1所示，本发明实施例1提供一种自动报靶装置，其包括，靶面10，所述靶面10上依次平铺有靶材和靶纸；线状连续红外背景光源20，环绕安装于所述靶面10的至少三个边缘；与主控板40连接的至少两个第一类光学传感器30，所述至少两个第一类光学传感器30分别安装于靶面10的顶角上，使所述第一类光学传感器30的可视范围覆盖整个靶面10；主控板40，与所述第一类光学传感器30电连接，用于接收第一类光学传感器30采集的数据，并通过分析计算得到弹着点的几何坐标。具体构成如下：如图2所示，线状连续红外背景光源20由对称设置在所述靶面10的两顶角上的管状红外光源21以及侧面出光的导光柱22组成，其中，所述管状红外光源21包括一用于减小LED光发散角度的聚光壳体211，一设置在所述聚光壳体211底部、并与主控板40电连接的铝基板212，一设置在所述铝基板212上的大功率红外LED213；一设置在所述大功率红外LED213出射端一侧、并与所述大功率红外LED213同轴设置的聚光透镜214；一相对所述聚光透镜214设置在所述铝基板212另一侧的散热片215；所述主控板40点亮铝基板212上的大功率红外LED213并作电流控制。所述聚光壳体211相对导光柱22一端开设有一安装孔211a，所述导光柱22两头抛光并插入到安装孔211a中，与所述聚光透镜214相对设置。优选的，所述导光柱22的直径为6mm。由图1可知，所述靶面10的外缘设有靶框11，导光柱22安装于靶框11内，并在拐角处做了热弯处理。所述靶框11相对靶面10一侧开设有出光口，使导光柱22的出射光线平行于靶面10表面，进一步的，如图3所示，导光柱22具有反射面221和出光面222，所述出光面222与所述靶框11的出光口相对，大功率红外LED213的光线自两端的入光端面处入射，其中大部分在反射面221处发生全反射，并被反射到出光面222，所述出光面222为长方形，其上有印刷点、蚀刻点、V型开槽或微透镜等微光学结构，因而出光面222的全反射条件被破坏，部分红外光被微光学结构折射为各向较均匀的红外光源，部分反射回反射面221并继续进行全反射和出光面222折射的循环。因为是左、右两个入光端面同时入光，因此两侧的光强叠加会导致整个出光面222的光强都比较均匀。由于不是所有入光端面处的红外光都在反射面221上满足全反射条件，因此还可以在反射面221上镀反射膜来提高出射光强。也可用侧导光光纤代替导光柱22，但光纤要弯折故结构稍简单些，导光效率不如导光柱22。SFH4715S型大功率红外LED213工作时红外光的中心波长为850nm，因而本光源的波长范围主要在780nm～900nm之间，中心波长为850nm。第一类光学传感器30的结构如图4所示，所述第一类光学传感器30安装于靶面10上边的左右两角处，其梯形下表面与靶面10平行，具体包括一自第一端面301至第二端面302宽度逐渐减小的梯形金属成像结构31；一安装在所述第二端面302的平凸柱面透镜32，一依次粘贴在所述平凸柱面透镜32的底部平面上的ITO屏蔽玻璃33和红外滤光片34，所述ITO屏蔽玻璃33的面阻优选为20欧姆；一设置在第一端面301上的传感器AD采样板36，所述传感器AD采样板36上电连接设置有线阵传感器35。所述传感器AD采样板36和主控板40通过屏蔽电缆连接。各电路板间的电连接具体是使用屏蔽电缆连接，所有电路均置于屏蔽壳内，且还使用了ITO屏蔽玻璃33并良好接地，以避免弹丸发射时产生的电磁干扰对电路的影响。其中，线阵传感器35优选型号为TSL208R。本发明所述第一类光学传感器30中采用平凸柱面透镜32，其优于使用球面透镜，因为平凸柱面透镜32在平行圆柱母线的方向上不聚焦的特点，保证了即使金属成像结构31的梯形下表面并不和靶面10精确平行而对准图1中的导光柱22，导光柱22仍然可有相当部分的光线能射到线阵传感器35的感应线上，所以对安装精度要求低且易于维护。具体的，传感器AD采样板36上还有运算放大器和8位并行AD转换器。线阵传感器35的感应平面长64mm，配合焦距为25mm的平凸柱面透镜32，其可视角度为104度以上，超过了90度，因而将第一类光学传感器30与水平方向呈45度安装于靶面10左上角及右上角处，其可视范围可以覆盖整个靶面10。对于以上中心波长在850nm的线状连续红外背景光源20，线阵传感器35的灵敏度为1200V/(lx·s)，远超过普通线阵CCD的灵敏度，在整个周期内都进行光积分，其最大工作频率为5MHz，因而可实现最短102.6us的饱和曝光时间。本实施例中配合以上的线状连续红外背景光源20，其饱和曝光时间在125us左右。在进行背景光暗斑检测时最好设置实际曝光时间为饱和曝光时间的0.2～0.8倍，以减小器件饱和对暗斑检测的影响，因而设置线阵传感器36工作于5MHz，以实现102.6us的曝光时间。对于本实施例，线状连续红外背景光源20使用了6mm直径的侧面出光的导光柱22，实验证明只要其6mm的检测宽度有1/3左右被遮挡即可保证暗斑被下面的暗斑检测算法可靠检测。下表列举了常见轻重武器的弹丸长度及速度。表1常见轻重武器的弹丸长度及速度武器种类弹丸长度弹丸初速可感应时间9mm92式手枪10mm350m/s34.2us5.8mm95式自动步枪25mm950m/s28.4us12.7mm89式重机枪55mm825m/s69.1us130mm59式加农炮450mm930m/s486.0us由图5可知，弹丸通过本光源可检测暗斑宽度的可感应时间为T＝(L+2mm)/V其中L为弹丸长度，V为弹丸速度，则根据上表数据将可感应时间列于最后一栏。可见主要轻武器都可在本装置中有25us以上的可感应时间，该时间占了102.6us曝光时间的相当部分，因而可在曝光时形成明显的暗斑。至于其它速度更低，低于音速的弹丸，则在本装置中更易于检测。至于重武器，由于其弹丸较长，在本装置中的可感应时间一般长于曝光时间，因而在线阵传感器35的连续几个周期内都是可以被检测到的。所述自动报靶装置还包括一消光结构50，所述消光结构50即消光螺旋53，由图6和图7所示，其包括相对设置的扇形上部51和扇形下部52，所述扇形上部51和扇形下部52相对一侧面上分别对称设有多圈消光螺旋53，且自前端开口501至后端开口502的半径逐渐减小。消光结构50与第一类光学传感器30安装时的相对位置如图8所示，两者中轴线重合以使两者的透光窗口重合，消光结构50的开口角度应不小于90度，以保证金属成像结构31的可视角度不小于90度。由消光结构50内的多圈消光螺旋53消去太阳光，消光螺旋53作了发黑处理以降低反光率。由图7中的剖面图可见，左侧射入消光结构50的红外光会被上下消光螺旋53多次反射而削弱。实验证明室外条件下，通过消光结构50进入第一类光学传感器30的太阳红外光强仅为线状连续红外背景光源20光强的2％左右，对成像结果的影响仅略大于电路噪声及器件不均匀度造成的影响，可以忽略不计。因而所述消光结构50可有效消去太阳光等环境红外光源的影响，故本装置可用于室外靶场。若使用一般的光阑法消减环境太阳红外光，则进入第一类光学传感器30的太阳红外光强超过线状连续红外背景光源20光强的50％以上，太阳光等环境红外光强在检测时间内发生变化时严重影响弹丸的暗斑检测。如图1所示，消光结构50和金属成像结构31安装时中轴线重合以使两者的透光窗口重合。如图9所示，成像时，来自线状连续红外背景光源20的红外光入射消光结构50的前端开口501，经消光结构50的后端开口502射入金属成像结构31的第二端面302，并经平凸柱面透镜32的聚焦而在线阵传感器36的感应线上聚焦为一个狭长的矩形，如图9中的虚线所示的矩形，该矩形的长边与感应线平行，窄边具有一定宽度并和感应线正交。所述线阵传感器36的感应线、消光结构50的前端开口501以及导光柱22在同一平面上。主控板40上带有现场可编程门阵列，单片机及无线USB芯片、升降压电路、拨码开关、相关的周边电路、电源开关及电源插口，并有可选安装的5V15AH充电电池组。拨码开关用于选择所述主控板40是工作于报靶模式还是工作于测速模式，正常报靶时请将拨码开关置于报靶模式下再开电。现场可编程门阵列在本实施例中工作于报靶模式，产生1组共2个第一类光学传感器30的驱动信号及AD采样信号，接收这2个第一类光学传感器30的数据，进行报靶坐标解算，并将2个第一类光学传感器30的数据以及报靶坐标解算结果都转发给单片机，并将报靶坐标解算结果发给无线USB芯片。单片机在本实施例1中工作于报靶模式，以SlaveFIFO的方式上传1组共2个第一类光学传感器30的原始数据于大端点，以及上传报靶坐标解算结果于小端点，数据传输速度为9.8MB/s。无线USB芯片在本实施例1中工作于报靶模式，用于将报靶坐标解算结果发送到远端的上位机，可靠工作距离100m左右。5V15AH的充电电池组在本方式下提供约8小时的工作时间，从而使本实施例所述轻武器自动报靶装置足以供野外训练使用。平整靶材和靶纸无特殊要求，普通的泡沫靶材及纸质靶纸即可，以层叠方式紧贴于线状连续红外背景光源20安装，构成靶面10。本发明实施例1还公开一种光学透镜的标定方法，其采用标定棒70进行出厂前光学畸变标定。具体流程如下：S1、通过UV印刷或粘贴不透明胶膜的方式形成每隔一定距离具有一条透光狭缝71的标定棒70；S2、选取3个长度分别与靶面10三边外缘长度相等的标定棒70，将所述标定棒70设置在对应外缘的线状连续红外背景光源20之前；S3、红外光透过所述透光狭缝71在线阵传感器35的感应线形成亮点尖峰，求取尖峰的像素位置，并将尖峰的像素位置和与对应的透光狭缝71的几何坐标做四阶数学拟合，S4、再利用五个四阶拟合参数求取靶面10外缘上的点和线阵传感器35的像素间的对应关系表，即为光学标定表。如图10所示，为以UV印刷的方式印刷在有机玻璃板上的标定图案举例，印刷完毕后将印有此标定图案的有机玻璃条从有机玻璃板上切下成为标定棒70。靶面10三边各需1根相应长度的标定棒70。标定时将此标定棒70置于相应边的线状连续红外背景光源20之前，标定棒70长度方向与光源长度方向平行，并紧贴靶框11放置。标定棒70上透光狭缝71的标定图案如图11所示。光源依次透过标定棒70上的狭缝71、消光螺旋53，并经平凸柱面透镜32成像于线阵传感器35上的数据曲线为一系列高而窄的尖峰，每个透光狭缝71处对应为一高而窄的尖峰，这些尖峰位置对应的线阵传感器35上的像素位置可以利用尖峰识别算法得到。如图11所示，以靶面10左上角的第1个第一类光学传感器30为例，其光学模型满足以下的对应关系：P＝B4·X4+B3·X3+B2·X2+B1·X+B0其中，X为每隔20mm的透光狭缝71的几何位置，分别为20,40…，P则为上位机接收单片机的2个第一类光学传感器30的数据后，以亮斑尖峰识别算法得出的线阵传感器35上对应的像素位置。至少取11组X和对应的P，利用数学拟合软件进行拟合，求出B4～B0这4个光学标定参数的参数值。对于右侧边的第2个第一类光学传感器30或实施例2中的第二类光学传感器60，以及靶面10左右2个侧边的背景光源，过程相同只是参数不同。利用3个标定棒70分别标定这2个第一类光学传感器30对于靶面10左侧边、右侧边及下侧边的标定参数，即得到了6组共30个标定参数。利用这6组共30个标定参数代入P＝B4·X4+B3·X3+B2·X2+B1·X+B0进行计算，如对于长度为1000mm的靶面10下侧边，取X的间隔为1mm，自靶面10左侧边X＝0至靶面10右侧边X＝1000求取对应的P，对于左侧边及右侧边亦同样处理，即得到了光学标定表。下面结合图12说明如何利用传感器数据获得弹着点的几何坐标图12中设置左上角第一类光学传感器30的光心为几何坐标系原点，X轴向右为正，Y轴向下为正。左右两第一类光学传感器30光心横向距离W，到下边光源纵向距离H。若弹着点的几何坐标为(X,Y)，靶心几何坐标为(X0,Y0)则满足如下几何关系：由此可得坐标求着弹点和靶心的距离平方D2＝(X-X0)2+(Y-Y0)2和参数表相对照即可得到胸环靶的环数。其中，X1和X2通过以下的过程中求得，由于其中只有查表及加减乘除运算，因而可以在现场可编程门阵列中进行硬件计算完成。通过比例运算利用暗斑左右边缘之间的宽度能够求得弹丸在2个第一类光学传感器30中的暗斑宽度，以此来估计弹丸直径。具体算法流程如图13所示，包含以下步骤：(1)装置上电自检检测背景光源主控板40接收来自第一类光学传感器30的10个周期的亮度信号并进行比对，如果10个周期内亮度信号变化很小(如每个周期内变化幅度超过3的像素不超过5个)，则将第一个周期内的像素亮度数据记下，称为各第一类光学传感器30的背景数组；若亮度信号有明显变化，则重复该过程一次，直到信号变化很小，记下背景数组为止；(2)获得实时数组正常工作并接收一个周期内第一类光学传感器30的亮度信号，称为实时数组；(3)获得暗斑数组及暗斑中心位置将各第一类光学传感器30的背景数组减去实时数组，得到暗斑数组，并对暗斑数组进行边缘检测和质心法处理，得到各第一类光学传感器30暗斑边缘及中心位置；(4)异物判定由于在野外还可能有飞虫等物体进入检测面，还需做异物判定。判定方法为：若第一类光学传感器30中的暗斑移动缓慢并持续超过20个周期，即检测物在持续2ms以上仍未通过检测面，则判断为弹丸以外的异物，不进入步骤5。(5)求取X1，X2并计算弹着点几何坐标以2个第一类光学传感器30左、右暗斑边缘及中心位置二分法查光学标定表，得到暗斑中心位于靶面10三边光源上的对应位置，若都在下侧边上，即为X1和X2，若在左、右侧边上，以三角形比例方法求取其和下边延长线的交点坐标X1和X2，并以比例计算求出着弹点相对几何坐标系原点的坐标，并利用左、右第一类光学传感器30的左、右暗斑边缘间的宽度及着弹点与左、右第一类光学传感器30间的距离、左、右第一类光学传感器30之间的焦距做比例运算来估计弹丸直径；(6)计算环数并上报若为坐标靶，上传坐标即可；若为胸环靶，则计算弹着点位置与靶心位置的距离以确定环数并上报。以上步骤(1)只在上电时进行一次，步骤(2)～(6)则在第一类光学传感器30的每个扫描周期内都进行一次，每个扫描周期时间长度等于曝光时间，为102.6us。为保证计算实时性及可靠性，计算可以采用现场可编程门阵列进行硬件计算，以避免中断等因素对报靶计算的影响。实施例2本发明实施例2如图14所示，一种自动测速装置，其包括，两个并列设置的靶面10；每个靶面10分别设有一线状连续红外背景光源20，所述线状连续红外背景光源20分别环绕安装于每个靶面10的至少三个边缘；每个所述线状连续红外背景光源20两端分别光路连接有至少两个第一类光学传感器30，所述至少两个第一类光学传感器30分别安装于靶面10的顶角上，使所述第一类光学传感器30的可视范围覆盖整个靶面10；安装在每个靶面10正上方的第二类光学传感器60，其可视范围也覆盖整个靶面10，所述第二类光学传感器60的曝光时间小于第一类光学传感器30的曝光时间。主控板40，分别与两靶面10上设置的第一类光学传感器30、第二类光学传感器60电连接，用于接收第一光学传感器、第二类光学传感器60采集的数据，并通过分析计算得到弹丸的打靶速度。其实，所述自动测速装置采用2个实施例1的结构串列连接，对弹丸等物体进行测速。不过存在些许结构差别，所述测速装置相对自动报靶装置，除不安装靶面10上的靶材与靶纸，主控板40需要同时连接2组共4个第一类光学传感器30以及2组共2个第二类光学传感器60，相较实施例1多了2个第二种光学传感器。所述第二类光学传感器60相较第一类光学传感器30，其结构与第一类光学传感器30的结构相同，只是体积更小曝光时间更短，具体的，第二类光学传感器60采用了体积更小、像素更少的线阵传感器36，及焦距更短、体积更小的平凸柱面透镜32，所述平凸柱面透镜32的焦距仅为2.5mm，因此可视角度在120度以上，从而将其安装在靶面10正上方其可视区域即可覆盖整个靶面10，且第二类光学传感器60的像素数可远小于第一类光学传感器30的像素数，但第二类光学传感器60的曝光时间相较第一类光学传感器30更短，并接近弹丸穿过感应平面的时间，因此所述第二类光学传感器60可以用来确定弹丸穿过感应面的时刻。其中，线阵传感器35优选型号为TSL201R。由于第二种光学传感器中的线阵传感器35的曝光时间仅为12.8us，因此多数轻重武器的弹丸通过其感应平面的时间都大于1个曝光周期，因而可以用弹丸离开2个空心靶面10的时刻相减得到弹丸的飞行时间。利用弹丸在2靶上的几何坐标差值、靶间距做平方相加及开平方运算，即可得到弹丸飞行的距离，除以飞行时间即得到弹丸速度。具体流程如下：S1、在与同一直线垂直并拉开一定距离的两个平面上串列设置前、后空心靶面10，分别在前、后空心靶面10的正上方设置第二类光学传感器60；S2、通过第二类光学传感器60检测弹丸穿过前、后空心靶面10的时间，并相减得到弹丸的飞行时间；S3、通过对弹丸在前、后空心靶面10上的几何坐标差值、靶间距进行平方相加及开平方运算，即可得到弹丸飞行的距离，再除以飞行时间即得到弹丸速度。本发明实施例中的第一类光学传感器30中优选采用TSL208R线阵传感器35，不过亦可换为其他型号的线阵传感器35，如TSL201R、TSL202R、TSL210、TSL2014、TSL1301、TSL1401R、TSL1402R、TSL1406R、TSL1410R、TSL1412S和TSL3301等，只要这些线阵传感器35可感应780～1000nm内的近红外光，在整个周期内连续曝光并能保证很短的曝光时间(一般200us以下)即可，但定位精度可能受传感器像素数目的影响。本实施例2中的第二类光学传感器60中优选采用线阵传感器35为TSL201R，亦可换为其他型号的超高灵敏度线阵传感器35，如TSL202R、TSL1301、TSL1401R或TSL1402R，只要这些传感器可感应780～1000nm内的近红外光，在整个周期内连续曝光并能保证极短的曝光时间(一般50us以下)和弹丸穿过传感面的时间相当或更短即可，但有些最短曝光时间超过弹丸穿过传感面的时间较多(如50us～200us)的传感器，如上述TSL208R、TSL210、TSL2014、TSL1406R、TSL1410R、TSL1412S和TSL3301不适合用在第二类光学传感器60，只适合用在第一类光学传感器30，因为这些传感器记录的弹丸通过感应面的时刻不够精确，从而导致测速精度的明显下降。本发明所述的自动报靶及测速装置及其定位与弹丸测速方法，使用最少2个第一类光学传感器30来检测弹着点位置，能够对除曳光弹之外的各种类型及速度的弹丸进行精确定位，且采用线状连续红外背景光源20，使靶面10上各部位上的光强分布均匀，在进行弹点坐标定位中，通过采用查光学标定表和比例计算的方法，避免了三角定位法的三角函数运算，易于做到硬件解算，简化了软硬件结构。同时，使用带有第二类光学传感器的2个自动报靶装置串列形成自动测速装置，在无靶材及靶纸的情况下，能够测试常见的轻武器及火炮的弹丸速度。本发明所述的自动报靶及测速装置及其定位与弹丸测速方法的测量精度高，而安装精度要求低，且易于维护，适于广泛应用。以上装置实施例与方法实施例是一一对应的，装置实施例简略之处，参见方法实施例即可。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能性一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应超过本发明的范围。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机储存器、内存、只读存储器、电可编程ROM、电可檫除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其他形式的存储介质中。上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。