專利名稱：生理信號(hào)控制的模擬射擊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬射擊裝置，尤其涉及一種用生理信號(hào)控制的模擬射擊裝置。這種裝置由游戲者生理信號(hào)采集、分析、計(jì)算裝置和模擬射擊裝置兩大部分組成，通過將游戲者生理狀態(tài)改變的程度換算成相應(yīng)指令，控制游戲者單位時(shí)間內(nèi)可以射擊的次數(shù)，以此控制游戲者在單位時(shí)間內(nèi)擊中目標(biāo)的數(shù)量。該裝置可以提高模擬射擊游戲的趣味性和競(jìng)爭(zhēng)性，并幫助游戲者掌握控制自身生理信號(hào)的技巧和方法。
背景技術(shù)：
模擬射擊游戲是一種普及型的游戲娛樂方法，深受大眾歡迎，廣泛存在于各類娛樂場(chǎng)所。目前的模擬射擊游戲，大多是個(gè)人模擬射擊，以個(gè)人瞄準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和敏捷程度作為游戲獲勝的指標(biāo)，互動(dòng)性射擊游戲相對(duì)較少。游戲缺少互動(dòng)性，缺乏變化。而電視游戲機(jī)上的模擬射擊游戲雖然種類繁多，畫面豐富多彩，但其游戲局限于屏幕上，缺乏戰(zhàn)爭(zhēng)中的人與人直接面對(duì)射擊時(shí)所具有的高度競(jìng)爭(zhēng)性和刺激性。
目前絕大多數(shù)的模擬射擊游戲裝置，都是采用手動(dòng)控制，以培養(yǎng)游戲者個(gè)人手部的靈活性和敏捷性為目標(biāo)，忽視了游戲者心智狀態(tài)、意識(shí)狀態(tài)的訓(xùn)練。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種新型的模擬射擊裝置。
這種模擬射擊裝置的特征是，一種用生理信號(hào)控制的模擬射擊裝置。這種裝置由游戲者生理信號(hào)采集、分析、計(jì)算裝置和模擬射擊裝置兩大部分組成，通過將游戲者生理狀態(tài)改變的程度換算成相應(yīng)指令，控制游戲者單位時(shí)間內(nèi)可以射擊的次數(shù)，以此控制游戲者在單位時(shí)間內(nèi)擊中目標(biāo)的數(shù)量。該裝置可以提高模擬射擊游戲的趣味性和競(jìng)爭(zhēng)性，并幫助游戲者掌握控制自身生理信號(hào)的技巧和方法。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，在游戲過程中持續(xù)監(jiān)測(cè)游戲者的一種或多種生理信號(hào)，將采集的生理信號(hào)進(jìn)行放大、調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，采用計(jì)算機(jī)裝置和專用軟件對(duì)生理信號(hào)進(jìn)行處理、分析、計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果與游戲者生理信號(hào)基線值進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算代表游戲者生理信號(hào)改變程度的倍增因子，并將后者轉(zhuǎn)化為輸出指令，傳輸?shù)侥M射擊裝置中激光或紅外線發(fā)射模塊中的控制部分，控制單位時(shí)間游戲者射擊次數(shù)，從而控制游戲者得分和得勝率。
應(yīng)用于本發(fā)明裝置控制的生理信號(hào)，可以是人體各種形式的體表生理信號(hào)，包括脈搏波信號(hào)、心電信號(hào)、腦電信號(hào)、肌電信號(hào)、皮膚電信號(hào)、呼吸信號(hào)、體表溫度信號(hào)、血壓信號(hào)、血氧飽和度信號(hào)、眼電信號(hào)、眼球運(yùn)動(dòng)信號(hào)等生理信號(hào)。上述生理信號(hào)可以采用相應(yīng)的專用生理信號(hào)傳感器采集。這種由生理信號(hào)傳感器采集的生物電信號(hào)或非電信號(hào)，通過傳感器轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步放大、調(diào)理。本發(fā)明裝置中生理信號(hào)采集模塊由上述各種通用型或?qū)Ｓ眯蜕硇盘?hào)傳感器構(gòu)成。
本發(fā)明裝置用于監(jiān)測(cè)游戲者生理信號(hào)的各項(xiàng)指標(biāo)是以觀察人體生理放松狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)的，這些指標(biāo)可以是監(jiān)測(cè)脈搏波或心電波形中RR-50數(shù)量、PP-50數(shù)量、LH分量、HF分量或LF/HF比值、單位時(shí)間內(nèi)心率的變化、呼吸頻率或呼吸幅度變化、肌電信號(hào)變化、腦電α波數(shù)量變化、體表溫度變化、皮膚電傳導(dǎo)率變化、血壓變化、血氧飽和度改變、單位時(shí)間內(nèi)氧氣和二氧化碳含量的改變等。最佳的選擇是生理信號(hào)傳感器容易佩戴，不影響游戲者活動(dòng)，不增加游戲者痛苦，指標(biāo)穩(wěn)定可靠，重復(fù)性強(qiáng)，容易測(cè)試、分析對(duì)比的生理信號(hào)類型。此外，由于不同生理信號(hào)的生物反饋控制難度不一致，考慮到初學(xué)者和新手掌握難易程度，可以從最簡(jiǎn)單的呼吸生物反饋訓(xùn)練開始，讓游戲者有一定理解和認(rèn)識(shí)后，采用脈搏波傳感器監(jiān)測(cè)RR-50數(shù)量，逐步發(fā)展到測(cè)試肌電信號(hào)、皮電信號(hào)、皮膚溫度信號(hào)，最后采用腦電信號(hào)生物反饋。也可以根據(jù)游戲者個(gè)人健康狀態(tài)，選擇最適合游戲者個(gè)人的生物反饋形式。采集的生理信號(hào)進(jìn)行前置放大、工頻濾波、A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)接口電路將數(shù)字信號(hào)輸出至計(jì)算機(jī)裝置。
本發(fā)明裝置中的生理信號(hào)放大調(diào)理模塊，由生物電信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)接口電路組成，根據(jù)不同類型的生理信號(hào)，可以選用不同類型的專用或通用生物電放大器。放大器通常由高共模抑制比的儀表放大器組成。A/D轉(zhuǎn)換器可以采用8位、12位或16位A/D轉(zhuǎn)換器，根據(jù)不同的采樣率及精確度而選擇。計(jì)算機(jī)接口電路，可以采用多種接口方式，包括USB接口方式，RS232接口方式，或者采用直接計(jì)算機(jī)串行接口或者并行接口方式輸出數(shù)字信號(hào)到計(jì)算機(jī)。生理信號(hào)放大調(diào)理模塊，可以采用市售通用型信號(hào)調(diào)理板和數(shù)據(jù)采集板，也可以根據(jù)生理信號(hào)的類型，自行設(shè)計(jì)，制造專用特殊用途的裝置。上述的生理信號(hào)放大、調(diào)理模塊將采集的生理信號(hào)進(jìn)行前置放大、工頻濾波、A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)接口電路，將數(shù)字信號(hào)輸出至計(jì)算機(jī)裝置。
本發(fā)明裝置中的生理信號(hào)處理、分析、計(jì)算、貯存模塊，是多種形式的計(jì)算機(jī)裝置，由中央處理器(CPU)，程序貯存器(RAM)，數(shù)據(jù)貯存器(ROM)構(gòu)成，可以是任何形式的計(jì)算機(jī)裝置，包括臺(tái)式電腦、筆記本電腦、手掌式電腦(PDA)、單片電腦或單板電腦、工業(yè)控制電腦等。這些計(jì)算機(jī)裝置配備必要的輸入、輸出裝置、控制裝置、多媒體裝置和操作系統(tǒng)軟件以及專用信號(hào)輸入、處理、分析、計(jì)算、控制軟件，根據(jù)不同的生理信號(hào)及不同的游戲裝置、博彩裝置選擇合適的計(jì)算機(jī)裝置。生理信號(hào)處理、分析、計(jì)算、貯存模塊，接受輸入的生理信號(hào)，對(duì)輸入的生理信號(hào)進(jìn)行各種處理，將處理的信號(hào)采用專門的工具進(jìn)行分析，將分析的信號(hào)貯存，并與貯存在數(shù)據(jù)貯存模塊中的生理信號(hào)基線數(shù)值進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，計(jì)算出倍增因子及其級(jí)別，以聲光模式，通過多媒體裝置，顯示即時(shí)的倍增因子級(jí)別及其標(biāo)記。同時(shí)將倍增因子級(jí)別，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，輸出至控制單位時(shí)間內(nèi)射擊次數(shù)。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，通過監(jiān)測(cè)、計(jì)算游戲者游戲時(shí)生理狀態(tài)的改變程度來決定游戲者的得分或勝負(fù)。這個(gè)數(shù)值是通過測(cè)量游戲者游戲時(shí)的生理信號(hào)數(shù)值，并將其與游戲者生理信號(hào)基線值相對(duì)比，計(jì)算出倍增因子，以此代表游戲者當(dāng)時(shí)生理狀態(tài)改變的程度，并將倍增因子級(jí)別轉(zhuǎn)化為數(shù)字或模擬控制指令，控制游戲者的得分率或得勝率。游戲者游戲時(shí)生理信號(hào)改變的幅度與游戲者的得勝率或得分率呈線性關(guān)系，游戲者游戲時(shí)生理狀態(tài)越放松，越處于松弛狀態(tài)，游戲者得分率和得勝率就越高。反之，游戲者游戲時(shí)生理狀態(tài)越緊張，越處于緊張狀態(tài)，游戲者的得分率和得勝率就越低。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明裝置中采用的游戲者的生理信號(hào)基線值是監(jiān)測(cè)游戲者生理狀態(tài)改變的基礎(chǔ)和參考對(duì)比數(shù)值?；€值測(cè)量的準(zhǔn)確程度直接影響監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。游戲者基線值的測(cè)試方法可以是多種形式的，可以在游戲開始前，在游戲者安靜坐位姿勢(shì)五分鐘后，開始測(cè)量某種生理信號(hào)1分鐘至10分鐘，最好是2-3分鐘，計(jì)算其平均數(shù)值，以此為游戲者個(gè)人的某種生理信號(hào)基線值，記錄在游戲者個(gè)人擋案內(nèi)，以便隨時(shí)可以調(diào)用。游戲者基線值也可以是采用以前生物反饋訓(xùn)練結(jié)束時(shí)的生理信號(hào)數(shù)值，還可以是在游戲開始后2-5分鐘內(nèi)采集游戲者生理信號(hào)的平均數(shù)值。采用上述方法測(cè)試基線值都是被允許的，最重要的是，任何一個(gè)游戲團(tuán)體或游戲小組必須采用同一種生理信號(hào)，同一種分析計(jì)算方法，以及同一種方法測(cè)定基線值，否則游戲的結(jié)果失去準(zhǔn)確性。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明裝置中監(jiān)測(cè)的數(shù)值是游戲者生理信號(hào)在游戲中的改變，游戲者生理信號(hào)的絕對(duì)值沒有意義，只有生理信號(hào)在游戲中任何一個(gè)時(shí)段的改變所代表的生理信號(hào)相對(duì)改變值，才是決定游戲得分率和得勝率的關(guān)鍵，在本裝置中的生理信號(hào)數(shù)值改變是動(dòng)態(tài)的、變化的。計(jì)算某個(gè)時(shí)間段生理信號(hào)數(shù)值與生理信號(hào)基線值的比值，就代表該時(shí)間段游戲者生理狀態(tài)的改變程度，測(cè)量和計(jì)算生理信號(hào)改變程度的時(shí)間間隔和周期可以自由調(diào)節(jié)，但其間隔至少不能低于30秒，否則太短時(shí)間間隔不能有效計(jì)算生理信號(hào)的平均數(shù)值，可能會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。測(cè)量和計(jì)算的間隔時(shí)間最好在30秒至5分鐘，最佳時(shí)間在30秒到60秒鐘，游戲管理者可以根據(jù)需要自由調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本裝置中采用倍增因子來代表游戲者生理狀態(tài)改變的程度。倍增因子計(jì)算采用游戲時(shí)即時(shí)測(cè)量的生理信號(hào)數(shù)值除以該生理信號(hào)的基線值，基線值作為常數(shù)貯存在RAM中。為了更直接顯示和表達(dá)倍增因子的意義，采用倍增因子級(jí)別和標(biāo)記來表示倍增因子的程度，倍增因子與其對(duì)應(yīng)的倍增因子級(jí)別和倍增因子標(biāo)記相互關(guān)系采用表格形式存放在計(jì)算機(jī)裝置的RAM中，通過查表法可以快捷查找。代表游戲者即時(shí)生理狀態(tài)改變程度的倍增因子級(jí)別和倍增因子標(biāo)記會(huì)自動(dòng)顯示在游戲、博彩裝置中游戲者面前的顯示屏中。倍增因子所代表的游戲者生理狀態(tài)提示語音內(nèi)容也可以通過耳機(jī)提示游戲者。在游戲中游戲者的倍增因子某單位時(shí)間里自動(dòng)改變，改變的幅度取決于游戲者生理狀態(tài)的改變。倍增因子更新的時(shí)間間隔，取決于預(yù)置的計(jì)算倍增因子的間隔時(shí)間，可以調(diào)整。這個(gè)間隔時(shí)間應(yīng)該根據(jù)游戲裝置的特殊性來設(shè)置，兩者之間應(yīng)該諧調(diào)和配合。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，當(dāng)游戲者的倍增因子級(jí)別不理想，而游戲者想通過調(diào)整個(gè)人的生理狀態(tài)，達(dá)到更放松的生理狀態(tài)時(shí)，游戲者可以選擇“呼吸模擬”選項(xiàng)，一旦這個(gè)選項(xiàng)被選擇，計(jì)算機(jī)裝置根據(jù)游戲者目前的倍增因子級(jí)別自動(dòng)選擇合適的呼吸頻率和呼吸周期，并以聲音模擬和影象模擬的方式指導(dǎo)游戲者通過調(diào)整呼吸來改善生理放松狀態(tài)，倍增因子和呼吸模擬信號(hào)的關(guān)系。游戲者也可以通過其他方式調(diào)整個(gè)人的放松狀態(tài)，包括各種放松訓(xùn)練和生物反饋訓(xùn)練的方法。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，在游戲中，代表游戲者生理狀態(tài)改變程度的倍增因子會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹噶?，輸出至控制模塊，決定游戲者單位時(shí)間內(nèi)射擊次數(shù)。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明裝置中，生理信號(hào)采集、調(diào)理、分析、計(jì)算裝置可以是一種便攜式裝置，固定在游戲者身體的某一部分；或者是裝置在游戲者體外的固定裝置。游戲者本身僅攜帶生理信號(hào)采集和放大裝置和無線發(fā)射裝置，直接將采集和放大的生理信號(hào)發(fā)射，由無線接收裝置接受信號(hào)后，傳輸至信號(hào)分析、計(jì)算裝置作進(jìn)一步處理。也可以是生理信號(hào)傳感器佩戴在游戲者身體某一部分。采集的生理信號(hào)通過導(dǎo)線與信號(hào)分析、計(jì)算裝置相連。采用何種方式，取決于游戲的種類和類型?；顒?dòng)劇烈、活動(dòng)范圍大者采用便攜式或無線發(fā)射裝置。靜止的、室內(nèi)游戲采用低成本導(dǎo)線聯(lián)接形式。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明的模擬射擊游戲可以采用多種形式，一種經(jīng)典的模式是，單個(gè)或多個(gè)游戲者手持模擬射擊裝置，瞄準(zhǔn)前方屏幕上固定或移動(dòng)的目標(biāo)進(jìn)行射擊，由電腦計(jì)算每個(gè)射擊者單位時(shí)間內(nèi)命中目標(biāo)的次數(shù)；另一種互動(dòng)式模擬射擊游戲是射擊者瞄準(zhǔn)前方屏幕上固定或活動(dòng)目標(biāo)，進(jìn)行射擊，每次命中目標(biāo)后，目標(biāo)發(fā)出各種被命中或擊中的影視和音響效果，并且屏幕上目標(biāo)變得更快速移動(dòng)，加大射擊者命中的難度；另一種對(duì)抗式模擬射擊游戲，由兩個(gè)以上的射擊者或兩個(gè)以上的射擊組在室內(nèi)和野外按照一定的規(guī)則，進(jìn)行實(shí)地模擬對(duì)抗式射擊，雙方都以命中對(duì)方為目標(biāo)。每個(gè)射擊者都攜帶一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)或多個(gè)接受器。放射器根據(jù)射擊者本人的的生理信號(hào)改變程度確定單位時(shí)間內(nèi)射擊次數(shù)，接受器則自動(dòng)計(jì)算各個(gè)射擊者被命中的次數(shù)，最終以被命中次數(shù)最少者獲勝；還有一種創(chuàng)新的對(duì)抗性模擬射擊游戲，由兩個(gè)射擊者或兩個(gè)以上的射擊者面對(duì)面方式站立或坐位，在兩個(gè)或兩組射擊者中間，放置一塊透明屏幕，屏幕上有多個(gè)固定或移動(dòng)目標(biāo)用鮮艷色彩標(biāo)出，射擊者各持一個(gè)帶操縱桿的發(fā)射器，既可移動(dòng)方向，又可以模擬射擊，雙方在規(guī)定的單位時(shí)間內(nèi)同時(shí)向中間屏幕上的目標(biāo)射擊，接受器根據(jù)射擊裝置的不同編碼，記錄首先命中的射擊者得分，而各個(gè)射擊者自身的生理信號(hào)采集、分析、計(jì)算裝置則根據(jù)射擊者的倍增因子級(jí)別，決定允許射擊者單位時(shí)間內(nèi)射擊的次數(shù)，生理狀態(tài)越良好的射擊者可能獲得更多的射擊次數(shù)，從而增加獲勝的可能性。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，在模擬射擊裝置的放射部分，游戲者每扣動(dòng)一次扳機(jī)，會(huì)被記錄一次放射，放射部分實(shí)際上是一個(gè)開關(guān)，每扣動(dòng)一次扳機(jī)時(shí)，開關(guān)接通，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)傳送至射擊模擬裝置的記分裝置，記錄一次射擊數(shù)，射擊次數(shù)被記錄在模擬射擊裝置的微電腦內(nèi)。同時(shí)，生理信號(hào)計(jì)算裝置單位時(shí)間內(nèi)計(jì)算射擊者的倍增因子，并將倍增因子級(jí)別轉(zhuǎn)化為指令，這個(gè)指令包含規(guī)定該射擊者單位時(shí)間內(nèi)允許射擊的次數(shù)，這個(gè)指令被傳輸?shù)侥M射擊裝置的微電腦內(nèi)，后者會(huì)自動(dòng)比較射擊者已經(jīng)發(fā)射的射擊次數(shù)和規(guī)定的射擊次數(shù)。當(dāng)兩者吻合時(shí)，微電腦鎖定放射裝置不再工作，射擊者扣定扳機(jī)也不會(huì)產(chǎn)生放射信號(hào)。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，在模擬射擊裝置中，有一個(gè)含有CPU、RAM、ROM的計(jì)算機(jī)裝置，接受生理信號(hào)采集、分析、計(jì)算裝置傳送的規(guī)定單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射次數(shù)的指令，計(jì)算射擊者單位時(shí)間內(nèi)扣動(dòng)扳機(jī)射擊次數(shù)，隨時(shí)比較兩者的差異。當(dāng)兩者數(shù)量吻合時(shí)，終止放射裝置的放射，使放射裝置功能被失活，當(dāng)另一輪射擊游戲開始時(shí)，通過上電復(fù)位，回復(fù)發(fā)射裝置的放射功能。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，模擬射擊裝置中，在單人或多人面向屏幕的射擊游戲中，可以采用激光光源，作為模擬射擊裝置的發(fā)射裝置，也可以采用紅外線作為模擬射擊的發(fā)射裝置；在雙人或多人對(duì)抗式射擊游戲中最好采用紅外線作為模擬射擊的放射裝置。為了增加射擊的仿真性，發(fā)射電路連接閃光燈電路及閃光燈和槍聲發(fā)生電路和揚(yáng)聲器，每次扣動(dòng)扳機(jī)時(shí)，閃光燈閃亮和產(chǎn)生仿真的槍聲。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，為了在兩人和多人對(duì)抗式模擬射擊游戲中識(shí)別“隊(duì)友”和“敵人”的發(fā)射裝置，對(duì)發(fā)射的紅外線進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼。數(shù)據(jù)編碼由數(shù)據(jù)編碼電路完成。在紅外線接受器側(cè)，由紅外線接受器接受的紅外線發(fā)射信號(hào)直接傳輸至數(shù)據(jù)解碼電路，經(jīng)數(shù)據(jù)解碼后將信號(hào)傳送至微電腦裝置，識(shí)別發(fā)射信號(hào)的來源，并進(jìn)行記分。為了保證每次扣動(dòng)扳機(jī)有效，并節(jié)省扣動(dòng)扳機(jī)的數(shù)量，采用間隙工作電路連接控制電路，間隙工作電路規(guī)定，每次發(fā)射最短的間隔時(shí)間，在不應(yīng)期內(nèi)，扣動(dòng)扳機(jī)也不會(huì)發(fā)射光源。為了達(dá)到紅外線聚光準(zhǔn)確效果，在射擊裝置中加透鏡聚焦。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，本發(fā)明裝置中，接受發(fā)射信號(hào)的光探測(cè)器根據(jù)發(fā)射光源的類別而異。對(duì)于激光發(fā)射光源，可以采用CCD傳感器，位置傳感器或光敏管，但在激光模擬射擊游戲中最理想的是采用位置傳感器，將激光光點(diǎn)的位置轉(zhuǎn)化為與光點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)成線性關(guān)系的電壓信號(hào)。數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集后輸入主控計(jì)算機(jī)，計(jì)算射擊結(jié)果，并輸出光聲信號(hào)顯示。而對(duì)于紅外線發(fā)射光源，則采用紅外線接收器來接收。為了有效避免現(xiàn)有技術(shù)一個(gè)目標(biāo)全方位360°接受的問題，紅外線接受器安裝α角度紅外線接受點(diǎn)，使其僅能接受來自定點(diǎn)方向的光源。而紅外線接受電路將計(jì)算被擊中次數(shù)，并予以顯示和記錄，以評(píng)判勝負(fù)結(jié)果。


圖1是倍增因子示意2是倍增因子與模擬呼吸頻率表圖3是結(jié)構(gòu)框4是紅外線發(fā)射槍電路控制模塊框5是紅外線放射槍電原理6是紅外發(fā)射裝置電路7是紅外接受裝置電原理8是互動(dòng)式模擬射擊裝置系統(tǒng)方框圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明電路控制部分由發(fā)射部分、接收部分和控制電路組成，發(fā)射部分的構(gòu)成紅外線發(fā)射管(101)依次連接發(fā)射電路(105)和數(shù)據(jù)編碼電路(106)，數(shù)據(jù)編碼電路經(jīng)隊(duì)員選擇開關(guān)連接間歇工作電路(107)，間歇工作電路連接控制電路(108)；接收電路的構(gòu)成由數(shù)個(gè)面向不同方向的紅外線接收頭(102)依次連接接收電路(115)和數(shù)據(jù)解碼電路(109)，數(shù)據(jù)解碼電路經(jīng)隊(duì)員選擇開關(guān)連接控制電路；控制電路連接隊(duì)員選擇開關(guān)和間歇工作電路，控制電路另分三路分別連接閃光電路(110)、槍聲電路(111)和中槍發(fā)聲電路(112)，閃光電路連接閃光燈(103)，槍聲電路與中槍發(fā)聲電路連接喇叭(104)。
生理信號(hào)采集裝置(116)將采集的生理信號(hào)放大、調(diào)理后，傳輸入生理信號(hào)分析、計(jì)算裝置(117)，后者計(jì)算游戲者倍增因子，將輸出指令傳輸至控制電路(118)，規(guī)定單位時(shí)間射擊次數(shù)。紅外線電子射擊槍的工作過程如圖所示，紅外線電子射擊對(duì)抗槍接上電源后，其電路控制部分就進(jìn)入工作狀態(tài)了，當(dāng)集成電路IC1的T1腳處于高電位時(shí)，發(fā)射電路工作，其紅外線發(fā)射二極管IR發(fā)射出一束帶有數(shù)據(jù)編碼的信號(hào)，接收電路接收到信號(hào)后，經(jīng)過解碼，集成電路IC7的P1腳就輸出高電位的信號(hào)，當(dāng)集成電路IC1的T2腳處于高電位時(shí)，集成電路IC7的P2腳就輸出高電位的信號(hào)。為了避免在同一把槍內(nèi)發(fā)射的信號(hào)被接收后在解碼電路輸出，通過隊(duì)員選擇開關(guān)K3的選擇，使得當(dāng)集成電路IC1的T1腳處于高電位時(shí)，集成電路IC7的P1腳被空置，而P2腳則接通控制電路，或者當(dāng)集成電路IC1的T2腳處于高電位時(shí)，集成電路IC7的P2腳被空置，而P1腳則接通控制電路，這樣，不論隊(duì)員選擇開關(guān)K3在哪一個(gè)位置，接收電路永遠(yuǎn)不能輸出同一把對(duì)抗槍內(nèi)發(fā)射電路中發(fā)射出來的信號(hào)，而且，接收電路也永遠(yuǎn)不能輸出來自另一把對(duì)抗槍，但其隊(duì)員選擇開關(guān)K3處于相同位置的信號(hào)，而只能接收并輸出來自另一把對(duì)抗槍，并且其隊(duì)員選擇開關(guān)K3處于不同位置的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)抗槍能夠識(shí)別“隊(duì)友”和“敵方”、能夠多人進(jìn)行群體游戲的功能。當(dāng)紅外線電子射擊對(duì)抗槍的接收電路接收到來自隊(duì)員選擇開關(guān)K3處于不同位置的另一把對(duì)抗槍發(fā)射過來的信號(hào)后，其解碼電路通過開關(guān)K3往控制電路輸出信號(hào)，另一種情況是，當(dāng)這兩把槍都同時(shí)發(fā)射時(shí)，接收電路接收的信號(hào)，不單是包含了對(duì)方發(fā)射過來的信號(hào)，還包含了其本身槍內(nèi)發(fā)射的信號(hào)，這樣，兩種紅外線信號(hào)的重疊后，收電路接就不能識(shí)別了，其解決的辦法是采用間歇工作電路。采用其中一種間歇工作電路的方法，當(dāng)間歇工作電路工作時(shí)，閃光二極管D1以一定的頻率閃光，在電路中的A點(diǎn)電壓則在一定范圍內(nèi)變化，其中，V表示電壓，t表示時(shí)間，點(diǎn)M是發(fā)射電路的典型工作電壓值，曲線N是間歇工作電路輸出的電壓值，當(dāng)N＞M時(shí)，發(fā)射電路正常工作，當(dāng)N＜M時(shí)，發(fā)射電路停止工作。因此，當(dāng)按下連同槍板機(jī)的發(fā)射開關(guān)K2時(shí)，通過隊(duì)員選擇開關(guān)K3連通間歇工作電路A點(diǎn)的集成電路IC1的T1腳的電壓會(huì)在一定范圍內(nèi)變化，其變化的范圍是高于和低于集成電路IC1的典型工作電壓值，集成電路IC1就會(huì)與閃光二極管D1閃光時(shí)相同的頻率以工作-停止-工作……的狀態(tài)循環(huán)下去，其紅外線發(fā)射二極管也會(huì)處于間歇工作狀態(tài)，當(dāng)紅外線發(fā)射二極管處于停止的狀態(tài)時(shí)，同一把槍內(nèi)的紅外線接收頭就會(huì)只是接收到來自另一把對(duì)抗槍發(fā)射出來的信號(hào)，解碼后能順利往控制電路輸出高電平信號(hào)。紅外線電子射擊對(duì)抗槍的工作狀態(tài)是當(dāng)按下與扳機(jī)相連的開關(guān)K2時(shí)，對(duì)抗槍發(fā)射出一束紅外線光，同時(shí)，與開關(guān)K2連通的槍聲集成電路IC9驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出“啪啪啪……”的槍聲，與開關(guān)K2連通的閃光集成電路IC8驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管作快速流水閃亮。當(dāng)接收電路接收到來自“敵方”的信號(hào)并順利解碼時(shí)，解碼電路通過隊(duì)員選擇開關(guān)K3輸出高電平，第一路連通中槍集成電路IC10，驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出“啊……”的一聲慘叫，第二路通過倒相三極管T6，強(qiáng)制間歇工作電路處于低電平，從而使發(fā)射電路停止工作，第三路連通到閃光集成電路IC8，使其改變閃光方式，第四路通過倒相三極管T7，強(qiáng)制槍聲集成電路1C9處于低電平，從而不會(huì)發(fā)出“啪啪啪……”的槍聲，因此，即使此時(shí)按下與扳機(jī)相連的開關(guān)K2，其發(fā)射電路也不能工作，喇叭也不會(huì)發(fā)出“啪啪啪……”的槍聲。紅外線電子射擊對(duì)抗槍的電路控制部分和槍體構(gòu)造部分合并于同一槍體內(nèi)，做成手槍的形狀。
本實(shí)施例中，可以選用光電脈搏式傳感器，佩戴在游戲者的食指上采集脈搏波信號(hào)，分析提取RR-50，計(jì)算RR-50數(shù)量，作為游戲者生理狀態(tài)改變的指標(biāo)。每一分鐘將即時(shí)采集的RR-50數(shù)量/分，除以基線值，得出倍增因子數(shù)值，傳輸至模擬射擊裝置單片機(jī)CPU，計(jì)算和對(duì)比游戲者的倍增因子數(shù)值，決定最終游戲者允許射擊次數(shù)，并將該指令傳輸給控制裝置，一旦射擊次數(shù)達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即停止發(fā)射功能。
實(shí)施例2包括紅外線射擊器和和紅外線接收器。紅外線射擊器和和紅外線接收器相互配合使用。紅外線射擊器采用的紅外線射擊發(fā)射裝置電路由高頻接收解碼電路、邏輯控制門電路、紅外線振蕩驅(qū)動(dòng)電路三個(gè)單元電路依次配接組成，使用6伏直流電源作為工作電源。紅外線接收器采用的紅外線射擊接收裝置電路由紅外線接收放大電路、記錄顯示電路、功能控制電路、音響效果控制電路四個(gè)單元電路配接組成，使用直流電源作為工作電源，如圖所示，在紅外線射擊器采用的紅外線射擊發(fā)射裝置電路中，高頻接收解碼電路由集成電路IC5、高頻接收放大模塊IC2、中心頻率確定電阻R6組成，其中，高頻接收放大模塊IC2的輸入端配連接收天線，其輸出端與集成電路IC5的14腳相接，集成電路IC5的15腳、16腳之間接中心頻率確定電阻R6，集成電路IC5的18腳接電源正極VD，9腳接地即電源負(fù)極V8，電源使用6V直流電源。集成電路IC5的1-8腳為用戶碼的設(shè)置端，集成電路IC5的17腳為解碼輸出端，接反相器F2的輸入端，反相器F2的輸端與邏輯控制門電路配接。邏輯控制門電路由與非門IC1、反相器F1、單穩(wěn)延時(shí)器IC3、電阻R1、R2、R4、延時(shí)調(diào)節(jié)R3，C1、開關(guān)K1、發(fā)光二極管LED1組成，其中，與非門IC1的輸入端的1腳接開關(guān)K1和電阻R1的公共端，與非門IC1的輸入端的2腳接反相器F2的輸出端和電阻R2的一端，與非門IC1的輸入端的3腳接發(fā)光二極管LED1和電阻R4的公共端，電阻R4的另一端接地，單穩(wěn)延時(shí)器IC3的1腳接地，2腳接與非門IC1的輸出端，3腳作為輸出端接在反相器F1的輸入端，4腳、8腳接電源正極VD，6腳、7腳接延時(shí)調(diào)節(jié)R3、C1的共公端，反相器F1的輸出端接發(fā)光二極管LED1的正極。紅外線振蕩驅(qū)動(dòng)電路由集成電路IC4、紅外線發(fā)射二極管D，晶振JS、振蕩電容C2、C3，限流電阻R5組成，其中，集成電路IC4的16腳接電源正極VD，8腳接地即電源負(fù)極V8，3腳為輸入端，與非門IC1的輸出端配接，12腳、13腳外接振蕩元件晶振JS，12腳與地之間接有振蕩電容C2，13腳與地之間接有振蕩電容C3。與非門IC1的型號(hào)為C4023；高頻接收放大模塊IC2型號(hào)為SP-3WB；單穩(wěn)延時(shí)器IC3的型號(hào)為NE555；集成電路IC4的型號(hào)為SM5021；集成電路IC5的型號(hào)為VD5027；反相器F1的型號(hào)為4069；紅外線發(fā)射二極管D的型號(hào)為PH303；晶振JS系陶瓷晶振片，其振蕩頻率為455KHz。紅外線接收器采用的紅外線射擊接收裝置電路由紅外線接收放大電路，記錄顯示電路、功能控制電路、音響效果控制電路均可以安裝在方便攜帶的電器合中。紅外線接收器配備有多個(gè)小角度紅外線接收頭。這些小角度紅外線接收頭根據(jù)需要可以分別安裝紅外線接收器的不同部位。如圖所示，在紅外線接收器采用的紅外線射擊接收裝置電路中，紅外線接收放大電路由紅外線放大整形IC6-IC9(型號(hào)為5030)，反相器F3-F6組成，IC6-IC9它們分別安裝在紅外線接收器的不同部位。IC6-IC9的1腳、4腳分別接工作電源的VDD端、VSS端，IC6-C9的2腳是輸出端，分別連接反相器F3-F6的輸入端。在沒有接收到紅外線信號(hào)時(shí)，IC6-IC9的輸出端高電平，反相器F3-P6的輸出端為低電平，一旦某一接收頭有紅外線信號(hào)輸入(即被紅外線射擊器擊中)時(shí)，其輸出端將由高電位變?yōu)榈碗娢?，?jīng)反相器變?yōu)楦唠娢惠敵觥Ｒ繇懶Ч刂齐娐酚蛇壿嬮TIC10(四端輸入或門電路，型號(hào)為C033)、偏置電阻R7-R10、報(bào)警音響IC11、揚(yáng)聲器LB組成。其中，邏輯門IC10四個(gè)輸入端分別接在反相器F3-F6的輸出端，平時(shí)因分別經(jīng)各自的偏置電阻R7-R10接地為低電平，而當(dāng)反相器F3-F6中的一個(gè)輸出高時(shí)電平時(shí)，則邏輯門IC10，對(duì)應(yīng)的輸入端也為高電平，邏輯門IC10的輸出變?yōu)楦唠娖?，從而觸發(fā)報(bào)警音響IC11，產(chǎn)生報(bào)警聲信號(hào)，經(jīng)揚(yáng)聲器LB發(fā)出聲音。記錄顯示電路由脈沖順序分配器IC12-IC15(型號(hào)為CD4017)、發(fā)光二極管LED2-LED13、電阻R11-R15、電容C4-C7組成，脈沖順序分配器IC12-IC15的16腳、8腳分別接工作電源的VDD端、VSS端，IC112-IC15的15腳Cr端是開機(jī)清零端，通過電容C4-C7與工作電源的VDD端配接，IC12-IC15的14腳是CP輸入端(其平時(shí)為低電位，一旦有輸入，正脈沖即開始計(jì)數(shù))，和反相器F3-F6的輸出端配接，IC12-IC15的2、4、7腳是Y1、Y2、Y3的輸出端，代表每一脈沖順序分配器的1-3位輸出，分別與各自對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管LED2-LED13中的一個(gè)發(fā)光二極管的正極配接。發(fā)光二極管LED2-LED13負(fù)極分別通過電阻R12-R15接地，IC12-IC15的13腳EN端是顯示保持(記憶)端，平時(shí)為低電位，一旦出現(xiàn)高電位時(shí)，就“封鎖”CP輸入端，不再計(jì)數(shù)，各脈沖順序分配器的EN端均通過電阻R11接地。功能控制電路由四輸入或門電路IC16(型號(hào)為C032)、二輸入或門電路IC17(型號(hào)為VD4071)、定時(shí)電路、編碼電路IC18(型號(hào)為VD5026)、高頻放大輸出模塊IC21(型號(hào)為SP-3WA)、閃光電路IC20及反相器F7元件組成。其中，構(gòu)成邏輯門的四輸入或門電路IC16的四個(gè)輸入端分別接在IC12-IC15的7腳Y3端，IC16的輸出端一路接IC12-IC15的13腳EN端，一路分別配接二輸入或門電路IC17輸入端1腳，閃光電路IC20的觸發(fā)輸入CP端，定時(shí)電路由IC19(型號(hào)為NE555)、Rw、C5、K2，F(xiàn)5組成。IC19的1腳接地，4、8腳接工作電源的VDD端配接，6、7腳外接Rw、C8，3腳為輸出端，經(jīng)反相器F7的輸出端接到IC17輸入端的2腳，IC19的2腳是輸入端，接開關(guān)K2，當(dāng)按下開關(guān)K2時(shí)，輸入端負(fù)觸發(fā)，使IC19開始進(jìn)入定時(shí)狀態(tài)，處于定時(shí)狀態(tài)的IC19的輸出端保持高電位，編碼電路IC18的9腳接工作電源的VSS端，18腳接工作電源的VDD端，1-8腳為用戶碼設(shè)置端，與紅外線射擊接收裝置電路中的解碼一致。以保證無線電遙控指令發(fā)射傳輸，IC18的10腳是觸發(fā)輸入端(正電位有效)，其與IC17輸出端連接，平時(shí)為低電位。IC18的17腳是編碼輸出端，和高頻放大模塊輸入端連接。閃光電路IC20配有燈泡，當(dāng)IC20輸入高電平時(shí)，閃光電路IC20被觸發(fā)，按一定的頻率閃光報(bào)警顯示。
根據(jù)上述介紹的各單元電路基本構(gòu)成，下面簡(jiǎn)述其工作過程紅外線射擊發(fā)射裝置電路，當(dāng)紅外振蕩，驅(qū)動(dòng)集成電路IC4的輸入端為低電平，才能驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射管D發(fā)射紅外線，由此可知，IC4的輸入端電子是控制紅外線發(fā)射的。此外，IC4的輸入端還連接與非門IC1的輸出端，所以IC4的輸入端電平還受到與非門IC1的控制。IC1是一個(gè)三輸入的與非門，根據(jù)其特性，三個(gè)輸入端均為高電平時(shí)，其輸出端才會(huì)為低電子，換句話講，IC4的輸入端的電平變化是受到IC1的三個(gè)輸入端電平狀態(tài)的控制。IC1的三個(gè)輸入端實(shí)際上是三個(gè)功能條件輸入接口，其一，是射擊扳機(jī)開關(guān)K1，其二，是解碼輸出狀態(tài)，其三，是單穩(wěn)延時(shí)電路的狀態(tài)，這樣三個(gè)條件不能滿足都為高電平時(shí)，與非門IC1的輸出端就不能由高電位轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娢?，去觸發(fā)、驅(qū)動(dòng)IC4工作使其發(fā)射紅外線。因此，當(dāng)紅外線射擊發(fā)射裝置電路處在工作狀態(tài)下，會(huì)出現(xiàn)下列工作狀態(tài)1、當(dāng)單穩(wěn)延時(shí)IC3和解碼IC5均無輸出時(shí)，IC1的2、3腳均為高電平，滿足了前述的兩個(gè)條件，當(dāng)操作者此時(shí)按下開關(guān)K1(即扣動(dòng)射擊扳機(jī))，這時(shí)，使IC1的1腳經(jīng)閉合的開關(guān)K1與電源的正極相接，這樣一來，IC1的三個(gè)輸入端均為高電平，從而使與非門IC1的輸出端由高電位轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娢唬|發(fā)、驅(qū)動(dòng)IC4工作，使其發(fā)射紅外線。2、由于IC1的輸出端連接IC4的輸入端，又連接單穩(wěn)延時(shí)IC3的輸入端，IC3也是低電平有效，所以IC1輸出低電位、在觸發(fā)、驅(qū)動(dòng)IC4工作使其發(fā)射紅外線的同時(shí)，又觸發(fā)了IC3的輸入端，使單穩(wěn)延時(shí)電路IC3進(jìn)入延時(shí)狀態(tài)，延時(shí)的時(shí)間可以通過C1、R3參數(shù)改變。IC3處在延時(shí)狀態(tài)，其輸出端3腳由低電位變?yōu)楦唠娢?，通過反相器F1反相，又變?yōu)榈碗娢唬?jīng)發(fā)光二極管LED、電阻R4，使IC1的3腳處于低電位，從而使IC1缺少一個(gè)條件，因此在延時(shí)時(shí)間沒有結(jié)束前，IC3輸出不翻轉(zhuǎn)，處在高電平，操作者再繼續(xù)操作開關(guān)K1，與非門1C1的輸出端不是低電位，IC4不能再驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射，這個(gè)過程能控制開關(guān)K1(射擊扳機(jī))啟動(dòng)的時(shí)間間隔，從而模擬射擊目標(biāo)的功能。3、當(dāng)高頻接收放大模塊IC2接收到有相同用戶信號(hào)時(shí)，經(jīng)解碼器IC5解碼，使IC5輸出端TV由低位變?yōu)楦唠娢唬狗聪嗥饔肿優(yōu)榈碗娢患釉谂c非門IC1的輸入端2腳上，如前所述，使IC1缺少輸出低電位的一個(gè)條件。此時(shí)操作者即使再繼續(xù)啟動(dòng)開關(guān)K1，也不能發(fā)射紅外線。使用紅外線射擊接收裝置電路，應(yīng)首先開啟電源，電容C4-C7對(duì)IC12-IC15清零，為記錄、顯示射擊成績(jī)做好準(zhǔn)備。然后再按下開關(guān)K2，使IC19開始進(jìn)入定時(shí)狀態(tài)，定時(shí)時(shí)間可以通過改變Rw、C8來實(shí)現(xiàn)，但一定要根據(jù)比賽和訓(xùn)練規(guī)定時(shí)間的要求來改變。在IC19進(jìn)入定時(shí)狀態(tài)期間，不會(huì)使IC18觸發(fā)，從而高頻放大電路亦不會(huì)發(fā)出用戶碼，再由于IC16因其四個(gè)輸入被開機(jī)時(shí)清零，輸出為低電位，因此也不會(huì)使編碼器IC18觸發(fā)和閃光電路IC20觸發(fā)，這個(gè)過程是紅外線射擊接收裝置電路的準(zhǔn)備階段。當(dāng)射擊比賽或訓(xùn)練開始，若某個(gè)部位紅外線接收頭接收到紅外線信號(hào)，紅外線接收放大電路有信號(hào)輸入(被擊中)，紅外線接收放大電路的輸入端的高電位將變?yōu)榈碗娢?，?jīng)過反相器輸出高電位，一路去觸發(fā)IC10，使IC11開始發(fā)出中彈報(bào)警聲。另一路到脈沖順序分配器的CP輸入端，使IC12-IC15中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)開始計(jì)數(shù)顯示，當(dāng)某個(gè)部位上的紅外線接收頭累計(jì)三次接收到紅外線信號(hào)(由比賽規(guī)則確定的命中次數(shù))，相當(dāng)于被擊三次，其對(duì)應(yīng)的脈沖分配器的Y3輸出端就有一高電位去觸發(fā)IC16所對(duì)應(yīng)的輸入端，這時(shí)IC16的輸出端也變成高電位，分別控制，1、觸發(fā)閃光電路發(fā)出“失敗”，指示燈閃光。2、去觸發(fā)編碼器IC18開始工作，并使高頻放大模塊IC21發(fā)射編碼信號(hào)，使操作者的紅外發(fā)射器失敗，從而失去參賽資格。3、去控制IC12-IC15中的EN端，使EN端變?yōu)楦唠娢?，封鎖CP輸入，實(shí)現(xiàn)記憶、保持比賽成績(jī)的功能。比賽或訓(xùn)練達(dá)到規(guī)定的時(shí)間，即定時(shí)電路IC19的輸出端由高電位變成低電位，經(jīng)F7反相成高電位，通過與IC19配接的與非門IC17輸出高電位能觸發(fā)編碼器IC18開始工作，編碼信號(hào)通過高頻放大輸出模塊IC21輸出，去控制紅外線射擊發(fā)射裝置電路，同樣使其裝置“失敗”，從而達(dá)到比賽時(shí)間正式結(jié)束。上述過程不與“中彈次數(shù)”有關(guān)，即操作者即使一次也沒擊中，但發(fā)射裝置也會(huì)“失敗”。
本實(shí)施例中，可以選用光電脈搏式傳感器，佩戴在游戲者的食指上采集脈搏波信號(hào)，分析提取RR-50，計(jì)算RR-50數(shù)量，作為游戲者生理狀態(tài)改變的指標(biāo)。每一分鐘將即時(shí)采集的RR-50數(shù)量/分，除以基線值，得出倍增因子數(shù)值，傳輸至模擬射擊裝置單片機(jī)CPU，計(jì)算和對(duì)比游戲者的倍增因子數(shù)值，決定最終游戲者允許射擊次數(shù)，并將該指令傳輸給控制裝置，一旦射擊次數(shù)達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即停止發(fā)射功能。
實(shí)施例3一種互動(dòng)式瞄準(zhǔn)型模擬射擊系統(tǒng)，包括主控計(jì)算機(jī)16、投影機(jī)101，投影屏幕202，槍式瞄準(zhǔn)器103，無線接收模塊111和音響設(shè)備110。其中主控計(jì)算機(jī)116包括數(shù)據(jù)采集卡112、主控軟件114、圖像處理軟件113和聲音處理軟件115。所述槍式瞄準(zhǔn)器3包括目標(biāo)識(shí)別器107、信號(hào)處理器108和無線發(fā)射模塊109。所述目標(biāo)識(shí)別器107由聚光筒104，成像透鏡105，光電探測(cè)106和(手槍、步槍或沖鋒槍)槍形外殼117構(gòu)成。
主控計(jì)算機(jī)、投影杌和投影屏幕構(gòu)成目標(biāo)生成系統(tǒng)。主控計(jì)算機(jī)控制投影機(jī)將多個(gè)目標(biāo)分時(shí)投射到屏幕上。槍式瞄準(zhǔn)器、無線接收模塊、數(shù)據(jù)采集卡和主控計(jì)算機(jī)構(gòu)成目標(biāo)收集系統(tǒng)，它能實(shí)時(shí)地捕獲出現(xiàn)在投影屏幕上的目標(biāo)信號(hào)，并判斷其時(shí)序特性。瞄準(zhǔn)時(shí)，成像透鏡將目標(biāo)(或背景)投影到光電探測(cè)器上，經(jīng)信號(hào)處理器處理后滿足一定幅值要求再送無線發(fā)射模塊。槍式瞄準(zhǔn)器3的扳機(jī)與電路中的觸發(fā)開關(guān)扣連，僅當(dāng)扳機(jī)扣動(dòng)時(shí)有信號(hào)輸出。
為了區(qū)分背景信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)，將背景信號(hào)設(shè)計(jì)成一定亮度(灰度)范圍內(nèi)，將目標(biāo)信號(hào)設(shè)置到該灰度信號(hào)以上，并有較大的余量。利用模擬比較器，可以區(qū)分背景信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)。實(shí)用中，可以根據(jù)環(huán)境光線情況，調(diào)整槍式瞄準(zhǔn)器上的比較旋鈕，調(diào)整靈敏度。如果有多個(gè)目標(biāo)同時(shí)顯示在投影屏幕上，從灰度上無法區(qū)分，我們將多個(gè)目標(biāo)的出現(xiàn)在時(shí)間上分開即所謂時(shí)分編碼方法。這樣，多個(gè)目標(biāo)分別閃現(xiàn)在屏幕上，由于視覺暫留效應(yīng)，看起來屏幕上有多個(gè)目標(biāo)在運(yùn)動(dòng)。
游戲時(shí)，通過不同目標(biāo)出現(xiàn)的時(shí)序特性判斷擊中了哪個(gè)目標(biāo)。用此方法很容易區(qū)分不同目標(biāo)。命中某個(gè)目標(biāo)以后，其它未被擊中的目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡將作對(duì)抗性改變。聲音處理軟件15控制音響設(shè)備酶適時(shí)播放與屏幕畫面相對(duì)應(yīng)的音響效果。從而增加趣味性與隨機(jī)性，使游戲更加引入入勝。
本實(shí)施例中，可以選用光電脈搏式傳感器，佩戴在游戲者的食指上采集脈搏波信號(hào)，分析提取RR-50，計(jì)算RR-50數(shù)量，作為游戲者生理狀態(tài)改變的指標(biāo)。每一分鐘將即時(shí)采集的RR-50數(shù)量/分，除以基線值，得出倍增因子數(shù)值，傳輸至模擬射擊裝置單片機(jī)CPU，計(jì)算和對(duì)比游戲者的倍增因子數(shù)值，決定最終游戲者允許射擊次數(shù)，并將該指令傳輸給控制裝置，一旦射擊次數(shù)達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即停止發(fā)射功能。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種用生理信號(hào)控制的模擬射擊裝置，其特征是，這種裝置由游戲者生理信號(hào)采集、分析、計(jì)算裝置和模擬射擊裝置兩大部分組成，通過將游戲者生理狀態(tài)改變的程度換算成相應(yīng)指令，控制游戲者單位時(shí)間內(nèi)可以射擊的次數(shù)，以此控制游戲者在單位時(shí)間內(nèi)擊中目標(biāo)的數(shù)量，該裝置可以提高模擬射擊游戲的趣味性和競(jìng)爭(zhēng)性，并幫助游戲者掌握控制自身生理信號(hào)的技巧和方法。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，其特征是，在游戲過程中持續(xù)監(jiān)測(cè)游戲者的一種或多種生理信號(hào)，將采集的生理信號(hào)進(jìn)行放大、調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，采用計(jì)算機(jī)裝置和專用軟件對(duì)生理信號(hào)進(jìn)行處理、分析、計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果與游戲者生理信號(hào)基線值進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算代表游戲者生理信號(hào)改變程度的倍增因子，并將后者轉(zhuǎn)化為輸出指令，傳輸?shù)侥M射擊裝置中激光或紅外線發(fā)射模塊中的控制部分，控制單位時(shí)間游戲者射擊次數(shù)，從而控制游戲者得分和得勝率。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，其特征是，應(yīng)用于本發(fā)明裝置控制的生理信號(hào)可以是人體各種形式的體表生理信號(hào)，包括脈搏波信號(hào)、心電信號(hào)、腦電信號(hào)、肌電信號(hào)、皮膚電信號(hào)、呼吸信號(hào)、體表溫度信號(hào)、血壓信號(hào)、血氧飽和度信號(hào)、眼電信號(hào)、眼球運(yùn)動(dòng)信號(hào)等生理信號(hào)，上述生理信號(hào)可以采用相應(yīng)的專用生理信號(hào)傳感器采集，這種由生理信號(hào)傳感器采集的生物電信號(hào)或非電信號(hào)，通過傳感器轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步放大、調(diào)理，本發(fā)明裝置中生理信號(hào)采集模塊由各種通用型或?qū)Ｓ眯蜕硇盘?hào)傳感器構(gòu)成，用于監(jiān)測(cè)游戲者生理信號(hào)的各項(xiàng)指標(biāo)是以觀察人體生理放松狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)的，這些指標(biāo)可以是監(jiān)測(cè)脈搏波或心電波形中RR-50數(shù)量、PP-50數(shù)量、LH分量、HF分量或LF/HF比值、單位時(shí)間內(nèi)心率的變化、呼吸頻率或呼吸幅度變化、肌電信號(hào)變化、腦電α波數(shù)量變化、體表溫度變化、皮膚電傳導(dǎo)率變化、血壓變化、血氧飽和度改變、單位時(shí)間內(nèi)氧氣和二氧化碳含量的改變等，最佳的選擇是生理信號(hào)傳感器容易佩戴，不影響游戲者活動(dòng)，不增加游戲者痛苦，指標(biāo)穩(wěn)定可靠，重復(fù)性強(qiáng)，容易測(cè)試、分析對(duì)比的生理信號(hào)類型，由于不同生理信號(hào)的生物反饋控制難度不一致，考慮到初學(xué)者和新手掌握難易程度，可以從最簡(jiǎn)單的呼吸生物反饋訓(xùn)練開始，讓游戲者有一定理解和認(rèn)識(shí)后，采用脈搏波傳感器監(jiān)測(cè)RR-50數(shù)量，逐步發(fā)展到測(cè)試肌電信號(hào)、皮電信號(hào)、皮膚溫度信號(hào)，最后采用腦電信號(hào)生物反饋，也可以根據(jù)游戲者個(gè)人健康狀態(tài)，選擇最適合游戲者個(gè)人的生物反饋形式，采集的生理信號(hào)進(jìn)行前置放大、工頻濾波、A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)接口電路，將數(shù)字信號(hào)輸出至計(jì)算機(jī)裝置。
4.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，本發(fā)明裝置的特征是，生理信號(hào)采集、調(diào)理、分析、計(jì)算裝置可以是一種便攜式裝置，固定在游戲者身體的某一部分；或者是裝置在游戲者體外的固定裝置，游戲者本身僅攜帶生理信號(hào)采集和放大裝置和無線發(fā)射裝置，直接將采集和放大的生理信號(hào)發(fā)射，由無線接收裝置接受信號(hào)后，傳輸至信號(hào)分析、計(jì)算裝置作進(jìn)一步處理，也可以是生理信號(hào)傳感器佩戴在游戲者身體某一部分，采集的生理信號(hào)通過導(dǎo)線與信號(hào)分析、計(jì)算裝置相連，采用何種方式，取決于游戲的種類和類型，活動(dòng)劇烈、活動(dòng)范圍大者采用便攜式或無線發(fā)射裝置，靜止的、室內(nèi)游戲采用低成本導(dǎo)線聯(lián)接形式。
5.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，本發(fā)明裝置的特征是，本發(fā)明的模擬射擊游戲可以采用多種形式，一種經(jīng)典的模式是，單個(gè)或多個(gè)游戲者手持模擬射擊裝置，瞄準(zhǔn)前方屏幕上固定或移動(dòng)的目標(biāo)進(jìn)行射擊，由電腦計(jì)算每個(gè)射擊者單位時(shí)間內(nèi)命中目標(biāo)的次數(shù)；另一種互動(dòng)式模擬射擊游戲是射擊者瞄準(zhǔn)前方屏幕上固定或活動(dòng)目標(biāo)，進(jìn)行射擊，每次命中目標(biāo)后，目標(biāo)發(fā)出各種被命中或擊中的影視和音響效果，并且屏幕上目標(biāo)變得更快速移動(dòng)，加大射擊者命中的難度；另一種對(duì)抗式模擬射擊游戲，由兩個(gè)以上的射擊者或兩個(gè)以上的射擊組在室內(nèi)和野外按照一定的規(guī)則，進(jìn)行實(shí)地模擬對(duì)抗式射擊，雙方都以命中對(duì)方為目標(biāo)，每個(gè)射擊者都攜帶一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)或多個(gè)接受器，放射器根據(jù)射擊者本人的的生理信號(hào)改變程度確定單位時(shí)間內(nèi)射擊次數(shù)，接受器則自動(dòng)計(jì)算各個(gè)射擊者被命中的次數(shù)，最終以被命中次數(shù)最少者獲勝；還有一種創(chuàng)新的對(duì)抗性模擬射擊游戲，由兩個(gè)射擊者或兩個(gè)以上的射擊者面對(duì)面方式站立或坐位，在兩個(gè)或兩組射擊者中間，放置一塊透明屏幕，屏幕上有多個(gè)固定或移動(dòng)目標(biāo)用鮮艷色彩標(biāo)出，射擊者各持一個(gè)帶操縱桿的發(fā)射器，既可移動(dòng)方向，又可以模擬射擊，雙方在規(guī)定的單位時(shí)間內(nèi)同時(shí)向中間屏幕上的目標(biāo)射擊，接受器根據(jù)射擊裝置的不同編碼，記錄首先命中的射擊者得分，而各個(gè)射擊者自身的生理信號(hào)采集、分析、計(jì)算裝置則根據(jù)射擊者的倍增因子級(jí)別，決定允許射擊者單位時(shí)間內(nèi)射擊的次數(shù)，生理狀態(tài)越良好的射擊者可能獲得更多的射擊次數(shù)，從而增加獲勝的可能性。
6.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，本發(fā)明裝置的特征是，在模擬射擊裝置的放射部分，游戲者每扣動(dòng)一次扳機(jī)，會(huì)被記錄一次放射，放射部分實(shí)際上是一個(gè)開關(guān)，每扣動(dòng)一次扳機(jī)時(shí)，開關(guān)接通，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)傳送至射擊模擬裝置的記分裝置，記錄一次射擊數(shù)，射擊次數(shù)被記錄在模擬射擊裝置的微電腦內(nèi)，同時(shí)，生理信號(hào)計(jì)算裝置單位時(shí)間內(nèi)計(jì)算射擊者的倍增因子，并將倍增因子級(jí)別轉(zhuǎn)化為指令，這個(gè)指令包含規(guī)定該射擊者單位時(shí)間內(nèi)允許射擊的次數(shù)，這個(gè)指令被傳輸?shù)侥M射擊裝置的微電腦內(nèi)，后者會(huì)自動(dòng)比較射擊者已經(jīng)發(fā)射的射擊次數(shù)和規(guī)定的射擊次數(shù)，當(dāng)兩者吻合時(shí)，微電腦鎖定放射裝置不再工作，射擊者扣定扳機(jī)也不會(huì)產(chǎn)生放射信號(hào)。
7.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，本發(fā)明裝置的特征是，在模擬射擊裝置中，有一個(gè)含有CPU、RAM、ROM的計(jì)算機(jī)裝置，接受生理信號(hào)采集、分析、計(jì)算裝置傳送的規(guī)定單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射次數(shù)的指令，計(jì)算射擊者單位時(shí)間內(nèi)扣動(dòng)扳機(jī)射擊次數(shù)，隨時(shí)比較兩者的差異，當(dāng)兩者數(shù)量吻合時(shí)，終止放射裝置的放射，使放射裝置功能被失活，當(dāng)另一輪射擊游戲開始時(shí)，通過上電復(fù)位，回復(fù)發(fā)射裝置的放射功能。
8.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，本發(fā)明裝置的特征是，模擬射擊裝置中，在單人或多人面向屏幕的射擊游戲中，可以采用激光光源，作為模擬射擊裝置的發(fā)射裝置，也可以采用紅外線作為模擬射擊的發(fā)射裝置；在雙人或多人對(duì)抗式射擊游戲中最好采用紅外線作為模擬射擊的放射裝置，為了增加射擊的仿真性，發(fā)射電路連接閃光燈電路及閃光燈和槍聲發(fā)生電路和揚(yáng)聲器，每次扣動(dòng)扳機(jī)時(shí)，閃光燈閃亮和產(chǎn)生仿真的槍聲。
9.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，本發(fā)明裝置的特征是，為了在兩人和多人對(duì)抗式模擬射擊游戲中識(shí)別“隊(duì)友”和“敵人”的發(fā)射裝置，對(duì)發(fā)射的紅外線進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼，數(shù)據(jù)編碼由數(shù)據(jù)編碼電路完成，在紅外線接受器側(cè)，由紅外線接受器接受的紅外線發(fā)射信號(hào)直接傳輸至數(shù)據(jù)解碼電路，經(jīng)數(shù)據(jù)解碼后將信號(hào)傳送至微電腦裝置，識(shí)別發(fā)射信號(hào)的來源，并進(jìn)行記分，為了保證每次扣動(dòng)扳機(jī)有效，并節(jié)省扣動(dòng)扳機(jī)的數(shù)量，采用間隙工作電路連接控制電路，間隙工作電路規(guī)定，每次發(fā)射最短的間隔時(shí)間，在不應(yīng)期內(nèi)，扣動(dòng)扳機(jī)也不會(huì)發(fā)射光源，為了達(dá)到紅外線聚光準(zhǔn)確效果，在射擊裝置中加透鏡聚焦。
10.按照權(quán)利要求1所述的裝置中，本發(fā)明裝置的特征是，本發(fā)明裝置中，接受發(fā)射信號(hào)的光探測(cè)器根據(jù)發(fā)射光源的類別而異，對(duì)于激光發(fā)射光源，可以采用CCD傳感器，位置傳感器或光敏管，但在激光模擬射擊游戲中最理想的是采用位置傳感器，將激光光點(diǎn)的位置轉(zhuǎn)化為與光點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)成線性關(guān)系的電壓信號(hào)，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集后輸入主控計(jì)算機(jī)，計(jì)算射擊結(jié)果，并輸出光聲信號(hào)顯示，而對(duì)于紅外線發(fā)射光源，則采用紅外線接收器來接收，為了有效避免現(xiàn)有技術(shù)一個(gè)目標(biāo)全方位360°接受的問題，紅外線接受器安裝α角度紅外線接受點(diǎn)，使其僅能接受來自定點(diǎn)方向的光源，而紅外線接受電路將計(jì)算被擊中次數(shù)，并予以顯示和記錄，以評(píng)判勝負(fù)結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模擬射擊裝置，尤其涉及一種用生理信號(hào)控制的模擬射擊裝置。這種裝置由游戲者生理信號(hào)采集、分析、計(jì)算裝置和模擬射擊裝置兩大部分組成，通過將游戲者生理狀態(tài)改變的程度換算成相應(yīng)指令，控制游戲者單位時(shí)間內(nèi)可以射擊的次數(shù)，以此控制游戲者在單位時(shí)間內(nèi)擊中目標(biāo)的數(shù)量。該裝置可以提高模擬射擊游戲的趣味性和競(jìng)爭(zhēng)性，并幫助游戲者掌握控制自身生理信號(hào)的技巧和方法。
文檔編號(hào)A63F13/00GK1739833SQ20051002799
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者高春平 申請(qǐng)人:高春平