培训
PEI XUN
KE TANG
课堂
公$民警培训基地靶捅智能管理系统的
设计思考与兗全防控
■文/张军章闻
武器使用是公安民警的必训基地武器使用训练的特殊性，的主体地位，自主学习、自主探
备技能，需要民警通过规范的、“安全第一”始终被视为最基本索、观察对比、自主提升难以实
系统的训练才能得到切实掌握，要求。但这样的“安全第一”往现。
其训练方法与手段具有复杂性与往基于传统靶场教官主导全程训(三）功能访：计存在欠缺，影响
独特性。当前，伴随智慧教育的练的运行模式和管理人员人为操组训效率
深度发展，公安智能训练应运而作设施设备的管理模式，过多依近年来，尽管公安民警培训
生，武器使用训练改革的步伐亦赖人的力量。教官与靶场管理人基地靶场建设中出现了一些智能
随之加快。公安民警培训基地员需要共同对训练的全过程负责，化设施设备和配套管理功能，如
智能训练环境建设作为警务技包括对靶场内学员训练状态的监遥控靶标转动、远端查看弹着点
能训练提质增效的重要基础，其督，也包括对靶场内场地器材和位置，以及模拟情景影像射击训
中与武器使用训练成效紧密关联设施设备运行的管控。这种靶场练等，从应用效果来看，组训效率
的靶场智能管理系统发展建设管理与运行模式下的射击训练全和训练安全性得到了一定提升。但
已在公安民警培训基地进行了有过程全要素，都需要人工干预，在对祀场内人员、场地设施设备、
益探索与实践。有鉴于此，建设耗费了大量的人力资源。环境监测、支弹药等智能化管
与武器使用训练特点相适应，科(二）靶场运行模式不利于学理方面整体思考和设计仍显不足。
学运用人工智能、大数据、物联员主观能动性的充分发挥同时，也没能有效地将教、学、训
网、动作捕捉和数据采集处理在传统靶场运行和管理模每个阶段产生的状态数据进行采
分析技术，全方位全过程满足武式下开展武器使用训练时，纠错集和利用，导致组训效率依旧在
ro
器使用训练要求的公安民警培训指导、成绩登记、信息反馈等环低位徘徊，对学员的个性化精准基地靶场智能管理系统及其安节都是由教官主导完成的，同时指导也不强。〇01
全防控体系具有重要现实意义和教官还要参与调动队伍、组织管二、公安民警培训基地靶场»应用价值。理、发收弹等方面的工作。因智能管理系统的网络构架与主要
〇
一、公安民警培训基地靶场管此，通常需要教官在训练过程中功能
理运行困境处于主导地位才能保证训练目标基于信息技术设计的公安民〇Z (一）靶场管理对人的依赖过顺利完成。而学员往往只能听从警培训基地靶场智能管理系统是>z
多教官指令按步骤完成规定动作，利用智能化教育信息技术优势，c_ >
长期以来，鉴于公安民警培整个训练过程难以真正体现学员将信息技术与训练、场馆管理深〇-< C
张军，男，上海公安学院警训部主任、副教授，研究方向：警务体能、警察武力使用
章闻，男，上海公安学院警训部讲师，研究方向：警务实战训练与战术研究
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备设施器材管控、训练过程监督、训练成效分析及纠错反思等 关键环节进行智慧陚能设计所搭 建的一个完整的武器使用智慧训 练环境。该系统涵盖人员智能管 理子系统、危险动作报警子系统、弹智能管理子系统、环境与设 备设施智能管理子系统、智能报 革巴子系统和训练数据分析与成绩 发布子系统等六个智能管理子系 统，可对靶场内开展的武器使用 训练所产生的数据进行全量采集、快速分析和及
时反馈，有利 于实弹训练组织的高效运行，有 利于将传统的人工经验型训练转 变为人机结合的数字型指导，实 现智能化、个性化、精准化训练。
(一）靶场智能管理系统的网
络构架
靶场智能管理系统网络构架包括三个部分（见图1)。一是 系统信息网络。系统信息网络将 部署在靶场的专用网络内（局域 网)，包括主、副两个控制中心服 务器和教官终端Pad，其功能包括：与智能报靶系统对接，获取 武器使用训练数据；通过网络与 革巴道上的平板电脑节点连接，提 供信息数据流；通过网闸与图像 网里的数据存储及交换服务器对 接。二是图像网。图像网包括网 阐、人脸识别签到系统和数据存 储及交换服务器，其功能包括：与门禁系统对接，获取人脸识别 信息和受训人信息库；与训练基 地学员管理平台对接，传送训练 数据。三是互联网。互联网将部 署在基于互联网的手机政务 中，通过轻应用的指尖服务，为 教官与学员提供训练成绩和相关 训练视频等信息。
java布局管理器主爿控制中>
教师终端
I•人脸识别
•數据存储及交换
•手机政务
轻应用
图1 ：靶场智能管理系统的网络构架
(二）靶场智能管理系统的主要功能
靶场智能管理系统由六个子系统构成，不同的子系统对应不同的管
理内容，可将靶场内人的行为、物的状态和组训效率管控智能地关联起
来。对人的管理包括人员智能管理子系统和危险动作报警子系统；对物
的管理包括弹智能管理子系统和环境与设备设施智能管理子系统；训
练成效管理包括智能报靶子系统和训练数据分析与成绩发布子系统（见图
2)。
图2 ：靶场智能管理系统总体功能设计
1. 基于自动化信息提示技术的人员智能管理子系统及功能。该系统 通过利用人脸识别、视觉跟踪以及自动化信息提示技术开展管理。一是
系统将联通人脸识别门禁系统，获取教官与学员的信息库，并定期导入更
新。学员到达靶场，在已启动的系统中登录个人信息进行签到。在系统运
行中可识別用户进入射击区开展训练是否获得授权，根据身份授权信息可
自动匹配训练科目，还能实时查看每位学员的训练情况、出勤率、成绩分
布情况、训练参与次数等。二是学员到达并刷脸签到后会进入排号系统,
根据训练科目，系统可自动分组或由教官使用P C管理系统、教官端Pad
进行人工分组，以设定每组射击轮次，分配训练组别和靶道。系统会根据
当前靶场靶道的使用情况，实时显示当前训练的组别，以及正在等候训
练的组别，并在前一组即将完成训练时，及时提示下一组准备训练。
2. 基于“金字塔模型”构建的危险动作捕捉子系统及功能（见图3)。危险动作捕捉子系统通过对以往实弹射击动作视频影像的分析，构建出
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视频帧“金字塔”模型，使每一帧动作均具有上下特征信息。该系统基于 该模型分析实时射击动作，并精确定位动作视频帧位置，预测后续行为 结果，实现了快速精确判定射击行为安全和规范的功能，并利用载入边 缘算力硬件，形成可量化、可扩展的A 1离线分析能力，实现了由“经验指 导训练”向“数据评价和预警管理”新模式的转变。同时，该系统可通过 构建射击行为分析专用深度学习网络，快速实现射击行为与危险动作数据 模型的实时比对，结合外围声光报警系统辅助，在第一时间向学员和教官 发出提示预警信号，可有效避免武器使用训练中潜在的高危动作。此外， 该系统还可通过射击动作视频帧的不断累积，自动进行大数据比对，不 断优化模型算法，提高提示预警的准确率。
分析实时射击
■■射击行为分4专用深度
动作
■
优化数据糢螌■学习网络
(金字塔模型）
定位动作
视頻幀位置預测后续行为
结果判定射击行为 安全和规范离线分析 能力数据怦价和預 警管理
射击行为分析 数据糗型实时■■对比
危险动作 数据糢型
载入边緣算力
硬件经验指导教学
图3 ：危险动作捕捉子系统路径演示图
3.
可实现智能识别和全过程监控的弹智能管理子系统及功能。该 系统能识别训练用使用情况，如武器使用过程中出现的故障等，通过 管理系统上报训练用使用情况信息，计入支管理档案。同时，该系统 还具有弹药智能发放和弹壳回收智能识别功能。教官通过系统总控、分 控或教官手机端核对确认训练对象信息后，远端开启发弹盒，发放训练 弹量。实弹射击结束后’学员将弹壳放入弹盒，弹盒可智能
识别弹壳型号 和数量，并自动发出相关提示。发放和回收支弹药可实现全过程监控， 以防止弹遗失造成的隐患。
4.
基于物联网技术的环境与设施设备智能管理子系统及功能。该系 统采用物联网技术将设施设备进行链接，实现对辅助设备及服务器设备 的管理，其主要功能实现路径如下：一键生成符合训练需求的训练场地 设备布局，实时监测设施设备以及¥E 场环境，准确展示设备的故障状态、 告警状态及处理状态；通过总控端和无线控制端，对祀场内的通风、照 明、环境模拟设备依据数据变化进行实时控制调节；实时监控PM 2.5、
PM 10、T V O C 、湿度、温度情况并记录到靶场管理信息中，当污染物指
标超过预警阈值时，系统将自动向管理员发出警报提示。
5.
基于热成像技术和激光感应技术的智能报靶分析子系统及功能。智能报靶分析子系统采用热成像 技术和激光感应技术精准捕捉弹 着点，利用网络传输通过报靶系 统接收射击数据。所有数据都会 显示其对应的射手，这有利于精 确统计射手的射击成绩、射击次数 和射击时间。当射手获得射击成 绩实时反馈时，
人员信息和射击成 绩会发布到靶位显示器、观摩显 示器、控制室主机上，并发出语音 提示。系统根据靶位训练成绩和
中靶部位，利用靶标中心点X 轴 与Y 轴的弹着点分布算法，进行 射击成绩数据分析。同时，系统还 将实时显示射击过程中可能存在 的问题，并给出合理化建议。例 如，对于扣扳机过重导致的弹着点 全部分布在X 轴以下情况，将给 出可能存在猛扣扳机或者瞄准时 虚光影响导致的准星偏下现象等。
此外，训练成绩的周或月趋势图也 可全部呈现在系统中，学员可依此 了解自己的训练表现是否符合相应 标准，根据系统提出的个性化建 议，实时调整自己的据、瞄扣方
式等。
6.任务导向下的实时训练数 据管理和信息发布子系统及功能。 该系统可根据训练任务，实现对 人员和团队训练记录及相关数据 的统一管理。教官端Pad 、教官与 学员手机端和靶场分控设备等平 台可多维度查看训练任务完成率、
整体成绩情况和学员的训练记录
等。其中，学员训练记录包括学员 信息、训练时间、靶道、使用支 型号、训练成绩、历史成缋等。同 时，系统会为学员提供训练排行 榜，以实时查看个人成绩在团队中 所处位置及进步情况，并可将数
据推送给训练基地训练质量管理
平台，便于平台实时监控武器使用
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训练情况。此外’系统还可以将正安全机制等进行集中控管的能力权限进行角管理，对于靶场管在训练的学员的训练状态实时传等’以满足对系统信息安全不同层理员与专业设备维护操作员分别送到手机端，供教官与学员实时次保护的要求。开放不同的系统权限。每个账号观看训练状况，并组织现场分析(二）加大外部环境安全防控配有相应高强度的密码，定期检讲评，学员可根据系统中与当曰训力度查更换，以确保账号安全。同时，练科目相关的预复习内容提示，在为了给公安民警培训基地提系统也会做好操作和使用日志的手机端进行理论学习和相关案件供一个安全可靠的武器使用训练记录和管理，以便及时检查和预的剖析讨论。系统，建立防范网络安全潜在风警。此外，获得该系统操作权限的
三、公安民警培训基地靶场智险的相关机制规范是不可或缺的。专业人员必须经过相应培训，具
能管理系统的安全防控除了确保系统本身可以安全使用有武器使用安全操作基本知识，当前，与信息技术飞速发展夕卜，靶场智能管理系统还需要营以避免出现操作人员不当操作而导相伴而存的是各种安全风险隐患。造一个可靠的外部使用环境，形致的错误，甚至违规指挥情况的系统由信息技术支撑，必然要考虑成完善的安全管理保障体系。基发生。未来，智能系统在靶场内其稳定性、安全性。为保障和维于此，该系统制定了一套灵活、方全方位运用后，仍需安排专人在靶护靶场智能管理系统的正常运行，便、有效且包含相关安全要求和场进行维护和指导，确保武器使必须建立有效的应急处理和灾难规范的用户管理机制、身份认证用训练万无一失。
恢复机制，以便于及时发现并处机制和授权管理机制，以保证关四、结语
理安全隐患。一套科学合理的信键性环节操作的可控性和不可否射击训练贯穿公安民警职业息安全保障体系，有助于形成有认性；确保合法用户可以合法使生涯全过程，同时，射击训练又是效的安全防护能力、隐患发现能用系统资源；及时发现和阻断各一项复杂的、持续性的、需要不断力、应急反应能力和系统恢复能种攻击行为，维护系统运行环境完善的系统工作。未来，将基于互力，可以从物理、网络、系统、应的安全、主机资源安全，及时发联网、5G通信和视频监控等迭代用和管理等诸多方面保证系统安现系统和数据库的安全漏洞，有技术，形成统一规范的靶场管理全、高效、可靠运行，确保信息的效避免黑客攻击的发生，做到防标准。这不仅有助于靶场智能管机密性、完整性、可用性和操作的患于未然；防止系统受到病毒感理系统推广至全国各级公安民警不可否认性，避免各种潜在的威染、传播和发作，阻止可能存在培训基地靶场建设与管理中，同时胁。的Java、A ctiveX等小程序攻击；也将助力实现靶场间的互联互通，(一）注重系统内部安全防控建立与系统相适应的信息安全保为教官共研共商武器使用训练理
为防止偶然因素或主观恶意护机制，确保数据在存储、传输念、方法提供支撑。此外，还可对系统进行破坏，篡改信息，造成过程中的完整性和敏感数据的机以通过智能操控实现对公安民警
in
o泄密等情况发生，保障靶场管理密性；形成一套应急处理和灾难射击训练实施远程监控与指导等。
S 3正常持续运行，提高靶场智能管恢复机制，确保处理突发事件后为此’今后需要在更深层次开发公理系统应对威胁和抵御攻击的对可迅速恢复系统。安民警培训基地靶场智能管理系
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〇抗能力和恢复能力势在必行。目(三）强化系统管理安全防控统，探索研发移动端平台、武器<
前，该系统具备抵御和防范大规不同于警务实战技能其他科使用技能进阶训练系统、武器使
<◦模、较强恶意攻击、较为严重的计目的训练，在武器使用训练过程用训练综合评估系统等，为民警
Z
〇算机病毒和恶意代码危害的能力，中，不恰当的提示和指导可能会职业技能培训提供各项服务，实
◦雔检测、发现、报警、记录入侵行为产生诸多安全隐患，甚至危及生现靶场智能管理系统与公安基层的能力，对安全事件进行响应处命。因此，靶场管理必须确保足实战人才培养、岗位需求和人员
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«置，并能够追踪安全责任的能力，够的专业性，教官应当采取最恰当管理等的更好衔接。E
040在遭到损害后具有较快恢复正常的管理方式，提出最合理的建议。
运行状态的能力，对资源、用户、靶场智能管理系统设置了不同的(编辑：卢建义）