一种基于超声波的玩具枪射击方法及系统与流程

1.本发明涉及超声波测距技术领域，具体涉及一种基于超声波的玩具枪射击方法及系统。


背景技术：

2.在大型的枪械类射击游戏中，现有的玩具枪基本采用两种类型的子弹，一种是物理子弹，物理子弹大部分采用塑料材质，该物理子弹存在速度慢，且射击距离短的问题；另一种子弹类型是信号子弹，常用的信号子弹有激光，但是激光作为子弹媒介的玩具枪容易对人体造成光化学伤害和热伤害，有一定的危害性。
3.对于超声波为媒介的子弹而言，超声波由于指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，但是现有的超声波子弹，由于超声波束的角度会随着传输距离的增大而增大，因此难以实现对远距离射击目标的准确定位。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于超声波的玩具枪射击方法及系统，旨在解决现有技术中常规的超声波射击枪，由于超声波束的角度会随着传输距离的增大而增大，因此难以实现对远距离射击目标的准确定位的问题。
5.本发明采取以下技术方案实现：
6.一种基于超声波的玩具枪射击方法，包括如下步骤：
7.步骤s1：超声波玩具枪向装载有超声波接收器的多个射击目标发射编码后的超声波信号；
8.步骤s2：在发射超声波信号时，同步无线广播超声波玩具枪的标识信息，所述标识信息包括编码信息和射击时间t
i0
；
9.步骤s3：不同射击目标的超声波接收器依次接收并记录不同超声波玩具枪发射的标识信息和超声波信号；
10.步骤s4：设定最长传输时间段，判断接收超声波信号的超声波接收器是否接收到超声波信号；
11.步骤s5：在超声波接收器接收到超声波信号的情况下，计算接收超声波信号的实际传输距离l
i0
和对应的等效直射距离l
i1
，判断所述超声波接收器对应的射击目标是否被击中。
12.为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
13.进一步地，所述编码信息包括ppm编码，幅度调制，频率调制或占空比调制。
14.进一步地，所述步骤s4中设定最长传输时间段，判断接收超声波信号的超声波接收器是否接收到超声波信号的具体过程为：
15.s41：设定最长传输时间段，所述最长传输时间段的时间范围值大于超声波信号直射传输至射击目标所用时间。
16.s42：在设定的最长传输时间段内，判断超声波接收器是否接收到超声波信号，若未接收到超声波信号，则判定该超声波接收器未被击中，若接收到超声波信号，则进入步骤s43；
17.s43：提取超声波信号的编码信息，将该编码信息与标识信息内存储的编码信息进行对比，若提取的超声波信号编码信息与标识信息内存储的编码信息不一致，则判断接收超声波信号的射击目标未被击中；若提取的超声波信号编码信息与标识信息内存储的编码信息一致，则判定射击目标接收到超声波信号。
18.进一步地，所述步骤s5在射击目标接收到超声波信号的状态下，计算接收超声波信号的实际传输距离l
i0
和对应的等效直射距离l
i1
，分析射击目标是否被击中的具体过程如下：
19.s51：记录超声波接收器接收超声波信号的接收时间t
i1
；
20.s52：计算超声波接收器接收超声波信号的传播时间δti，
21.δti＝t
i1-t
i0
22.其中，δti表示超声波接收器接收超声波信号的传播时间；
23.s52：计算超声波接收器接收超声波信号的传输距离；
24.l
i0
＝v
·
δti25.其中，v表示超声波信号的传播速度，l
i0
表示超声波接收器接收超声波信号的传输距离；
26.s53：计算超声波接收器和超声波玩具枪之间的等效直射距离l
i1
；
27.s54：计算超声波接收器接收超声波信号si的传输距离l
i0
和对应的等效直射距离l
i1
之间的距离差值δli，
28.δli＝|l
i1-l
i0
|；
29.s55：将距离差值与距离差阈值相互比较，若距离差值小于距离差阈值，则所述超声波接收器对应的射击目标被击中，若距离差值大于距离差阈值，则所述超声波接收器对应的射击目标未被击中。
30.进一步地，所述步骤s53中根据超声波信号的衰减率计算超声波接收器和超声波玩具枪之间的等效直射距离l
i1
具体包括：
31.s531：采集不同直射距离下对应的接收超声波信号的衰减程度，建立关于超声波信号的衰减率和等效直射距离l
i1
的衰减模型；
32.s532：根据衰减模型计算超声波接收器和超声波玩具枪之间的等效直射距离l
i1
。
33.一种基于超声波的玩具枪射击系统，包括发射模块，用于发射超声波信号和表示超声波玩具枪的标识信息；
34.编码模块，用于对各超声波信号进行不同形式的编码调制；
35.存储模块，用于采集存储关于编码后的超声波信号的标识信息；
36.发射模块，用于同步发射超声波信号和标识信号；
37.接收模块，用于接收超声波信号和标识信息；
38.处理模块，用于提取分析标识信息中存储的关于超声波信号的编码信息，将该编码信息与收到的超声波信号进行对比，判断射击目标是否被超声波信号击中，以及射击目标是否为该超声波信号对应的射击目标。
39.本发明的有益效果：
40.本发明一种基于超声波的玩具枪射击方法，在设定时间范围内，利用超声波信号与标识信号的传播速度差，根据标识信号包含的编码信息、射击时间以及接收时间，来判断该超声波信号为直射信号还是反射或绕射信号，从而分析出射击目标是否被超声波信号击中，以及射击目标是否为该超声波信号对应的射击目标。可以在超声波信号的有效射程内，滤除由于复杂环境的干扰使超声波信号发生反射或绕射的现象，提高了射击的精准度。
附图说明
41.图1为本发明提供的评价方法流程示意图。
42.图2是本发明提供的改进层次分析法计算步骤示意图。
具体实施方式
43.为了阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图于具体实施例对本发明作进一步详细描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
44.如图1-2所示，一种基于超声波的玩具枪射击方法，所述方法包括如下步骤：
45.步骤s1：超声波玩具枪向装载有超声波接收器的多个射击目标发射编码后的超声波信号；
46.具体而言，由于在多人团体射击场景中，需要对每个超声波信号进行唯一的身份标识，以便当射击目标接收到超声波信号后，便于射击目标对该超声波信号进行身份识别，因此需要对不同超声波玩具枪发射的超声波信号采用不同类型的编码信息进行编码。
47.其中，编码信息包括ppm编码，幅度调制，频率调制或占空比调制。
48.步骤s2：在发射超声波信号时，同步无线广播超声波玩具枪的标识信息，标识信息包括编码信息和射击时间t
i0
；
49.具体而言，同时发射的超声波信号和标识超声波信号的标识信息，由于标识信息通过wifi无线传播的方式，其传播速度大于标识信息，故而射击目标先于超声波信号接收到关于超声波信号的标识信息。
50.步骤s3：不同射击目标的超声波接收器依次接收并记录不同超声波玩具枪发射的标识信息和超声波信号；
51.具体而言，由于超声波玩具枪发射的超声波信号为散射状，以及场景对超声波信号的反射或散射等现象，故而会存在一个超声波信号被多个射击目标所吸收，同时关于该超声波信号的标识信息也会被多个射击目标所吸收。
52.步骤s4：设定最长传输时间段，判断接收超声波信号的超声波接收器是否接收到超声波信号；
53.具体而言，由于超声波信号的传输角度大，存在多个射击目标会收到同一发射的超声波信号，但是其中只会有一个射击目标接收的是能量最强的直射超声波信号，因此，结合标识信息内存储的编码信息，对射击目标接收的超声波信号进行对比判断，只有当标识信息内存储的编码信息与超声波信号本身的编码信息配比一致时，则判断射击目标接收到超声波信号。
54.s41：设定最长传输时间段，所述最长传输时间段的时间范围值大于超声波信号直射传输至射击目标所用时间。
55.s42：在设定的最长传输时间段内，判断超声波接收器是否接收到超声波信号，若未接收到超声波信号，则判定该超声波接收器未被击中，若接收到超声波信号，则进入步骤s43；
56.s43：提取超声波信号的编码信息，将该编码信息与标识信息内存储的编码信息进行对比，若提取的超声波信号编码信息与标识信息内存储的编码信息不一致，则判断接收超声波信号的射击目标未被击中；若提取的超声波信号编码信息与标识信息内存储的编码信息一致，则判定射击目标接收到超声波信号。
57.步骤s5：在超声波接收器接收到超声波信号的情况下，计算接收超声波信号的实际传输距离l
i0
和对应的等效直射距离l
i1
，判断所述超声波接收器对应的射击目标是否被击中。
58.s51：记录超声波接收器接收超声波信号的接收时间t
i1
；
59.s52：计算超声波接收器接收超声波信号的传播时间δti，
60.δti＝t
i1-t
i0
61.其中，δti表示超声波接收器接收超声波信号的传播时间；
62.s52：计算超声波接收器接收超声波信号的传输距离；
63.l
i0
＝v
·
δti64.其中，v表示超声波信号的传播速度，l
i0
表示超声波接收器接收超声波信号的传输距离；
65.s53：计算超声波接收器和超声波玩具枪之间的等效直射距离l
i1
；
66.s531：采集不同直射距离下对应的接收超声波信号的衰减程度，建立关于超声波信号的衰减率和等效直射距离l
i1
的衰减模型；
67.s532：根据衰减模型计算超声波接收器和超声波玩具枪之间的等效直射距离l
i1
。
68.s54：计算超声波接收器接收超声波信号si的传输距离l
i0
和对应的等效直射距离l
i1
之间的距离差值δli，
69.δli＝|l
i1-l
i0
|；
70.s55：将距离差值与距离差阈值相互比较，若距离差值小于距离差阈值，则所述超声波接收器对应的射击目标被击中，若距离差值大于距离差阈值，则所述超声波接收器对应的射击目标未被击中。
71.具体实施例二
72.一种基于超声波的玩具枪射击系统，包括发射模块，用于发射超声波信号和表示超声波玩具枪的标识信息；编码模块，用于对各超声波信号进行不同形式的编码调制；存储模块，用于采集存储关于编码后的超声波信号的标识信息；发射模块，用于同步发射超声波信号和标识信号；接收模块，用于接收超声波信号和标识信息；处理模块，用于提取分析标识信息中存储的关于超声波信号的编码信息，将该编码信息与收到的超声波信号进行对比，判断射击目标是否被超声波信号击中，以及射击目标是否为该超声波信号对应的射击目标。
73.不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与
第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
74.值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
75.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。