警務手槍屈臂射擊姿勢特征和速射效果分析

何移宸，周維方，葉 強

警務手槍屈臂射擊姿勢特征和速射效果分析

何移宸1，周維方2，葉 強3

1.西安醫(yī)學院，陜西 西安，710021； 2.南京森林警察學院，江蘇 南京，210023；3.南京體育學院，江蘇 南京，210014。

為探討軍警手槍速射科目中兩種射擊姿勢對射擊精度的影響，引用云模型中的多步還原逆向云算法，通過MATLAB仿真分析，實現(xiàn)定量數(shù)值到定性語言值的轉換。使用云模型中的正向云發(fā)生器依據(jù)定性語言值模擬彈著點在靶上的散布情況，使用彈丸坐標法對比兩種射擊姿勢彈著點散布中心，使用散布矩形法對比兩種射擊姿勢彈著點密集程度，分析數(shù)據(jù)推斷出屈臂射擊姿勢在快速射擊時射擊精度更高。研究結果可為軍警手槍速射訓練中選取射擊姿勢提供參考，并對進一步研究手槍速射姿勢的生物力學因素具有參考意義。

快速射擊；射擊精度；射擊姿勢；彈著點；云模型

射擊是借助槍支瞄準目標進行打靶的一系列復雜的身體活動過程。盡管在日常警務執(zhí)勤中使用槍支依然是偶發(fā)事件，但熟練使用槍支仍然是警務人員的基本職業(yè)要求。不論是歐美國家還是我國，警務手槍射擊訓練模式和實戰(zhàn)用槍間存在“脫節(jié)”，大多數(shù)警察不具備執(zhí)法活動中使用槍械的能力，包括經(jīng)過長期射擊訓練的警務人員，其依然表現(xiàn)出較差的射擊技能[1]。在我國，警用手槍射擊科目包括[2]：7m、15m、25m距離射擊，有案例分析發(fā)現(xiàn)，7m實戰(zhàn)常見距離下，很多國內警務人員在現(xiàn)場處置險情的表現(xiàn)差強人意[3,4]。故如何科學有效的進行射擊訓練是業(yè)內重點關注的話題。

以近距離作戰(zhàn)為主的非線性作戰(zhàn)將占據(jù)主要地位[5]，特別是近年來3.14和7.5等重大暴恐案件的發(fā)生，警務人員開展執(zhí)法工作迎來更多挑戰(zhàn)，也對警務技能尤其是射擊技能提出了更高要求，實戰(zhàn)化近距離快速射擊訓練將成為主導。而實戰(zhàn)復雜環(huán)境下為了能對敵人實現(xiàn)致命打擊，連續(xù)快速射擊不僅需要確保射擊的精度，更需要提高射擊的穩(wěn)定性，因此射擊效果好壞取決于擊發(fā)技術動作的穩(wěn)定性、規(guī)律性以及自身自控能力和抗干擾能力等。為了避免身體自身晃動和槍械后坐力等的影響，射擊時身體持槍姿勢的選擇對于射手身體穩(wěn)定的控制和身體擺動的調整極為重要[6]。研究手槍身體姿勢與射擊效果的關系，對一線警務教學和實踐具有積極意義。

1 屈臂射擊姿勢的特征分析

持槍姿勢受所持槍械的物理特征與性能影響，手槍實戰(zhàn)射擊中常見的持槍姿勢包括等腰三角形式、威沃爾式等[7-9]，其中等腰三角形式持槍姿勢能突出手槍精度射擊，但忽略了實戰(zhàn)場景下突發(fā)事項等環(huán)境因素變化。而威沃爾式持槍姿勢觀瞄距離短穩(wěn)定性有保障，但不利于對遠距離目標或在較長時間內的精度射擊。受國內外不同的指導思想的影響，目前國內警務人員多采用等腰三角形式持槍姿勢（圖1右），而國外警務人員多采用威沃爾式持槍姿勢（圖1左），國外警用射擊訓練中科目設置貼近實戰(zhàn)，而國內警務射擊訓練過分強調精度射擊，忽略了實戰(zhàn)應用時的現(xiàn)場環(huán)境因素及突發(fā)事項。

圖1 常用射擊姿勢，從左至右依次為威沃爾式持槍，等腰三角形式持槍

圖2 屈臂射擊姿勢

本文提出了一種屈臂持槍姿勢（圖2），它結合了等腰三角形式與威沃爾式持槍動作，采取與等腰三角形式持槍相同的平行站位及與威沃爾式持槍相似的彎曲肘關節(jié)姿勢。射手姿勢為雙手持槍，大臂和肘部自然彎曲，將槍微收于胸前的射擊動作，雙臂與肩關節(jié)沒有形成自然的三角支撐，更有利于速射過程中瞄準線的快速回位。同時屈臂射擊姿勢時射手身體的利用空間更小，有利于在狹小空間作戰(zhàn)。并且屈臂射擊姿勢在穿著各種戰(zhàn)術背心、防彈衣時，不會出現(xiàn)使用等腰三角形式射擊姿勢時肩部不能鎖緊并攏，容易出現(xiàn)動作變形等問題[5]。相較之下，屈臂射擊姿勢更貼近目前城市防恐中的警務實彈射擊要求。

射擊技術與射擊時人槍匹配耦合及身體核心穩(wěn)定有關。屈臂持槍姿勢因為減少了持槍臂長度，可以提高身體整體的穩(wěn)定性，較適合身體力量水平弱于西方的我國警務人員。警務實踐表明，當目標接近時可以容許較大的擺動而不影響目標命中率，而隨著距離增加，可以容忍的身體擺動迅速變小。一般而言，要在超過7m的距離內100%地擊中目標，身體擺動體現(xiàn)到壓力中心的移動范圍上必須小于3mm，而擺動達到4.3mm則顯著影響命中率降到50%[10]。為了降低身體擺動，在增強支撐面穩(wěn)定的同時，減少破壞穩(wěn)定的因素。研究表明，持槍臂長度減少10cm，相當于降低手臂持重762g重量，這樣就可以適當減少身體力量對維持穩(wěn)定的需求。對比不同持槍姿勢，盡管腳的站姿略有不同，但主要差別在于持槍手臂的彎曲與否，射擊時力臂長度適度減少，有利于提高射擊的穩(wěn)定性效果。

相對其它槍械射擊，手槍快速射擊時射手對槍械后坐控制能力較弱，射彈散布會增大。正確手槍持槍需要前臂、拇指和扳機指之間協(xié)同[2]，扳機指的遠端關節(jié)必須能夠舒適地裝配在扳機的中間，以實現(xiàn)最大的杠桿作用和平穩(wěn)的扳機拉力。在任何給定的抓握尺寸下，用更大的手或更長的扳機手指可以更好地進行手部定位并更好地對準吸收后坐力的關節(jié)。屈臂射擊姿勢在射擊過程中依靠肘關節(jié)和肩關節(jié)緩沖在手槍快速射擊時的槍械后坐力，而傳統(tǒng)的等腰三角形式持槍則完全依靠肘關節(jié)和肩關節(jié)的鎖定，將槍械后坐力完全傳達至肩關節(jié)，在長期的快速射擊訓練中容易造成肘關節(jié)和肩關節(jié)損傷，影響訓練效果。實踐表明屈臂射擊姿勢在實際射擊中相比于傳統(tǒng)射擊姿勢，具有提升瞄準及射擊速度、減小彈著點散布和對目標的精準打擊等優(yōu)勢。

2 研究對象選取及實驗設計

2.1 研究對象基本情況

為了進一步證實屈臂射擊姿勢效果，選取南京森林警察學院特警學院12名學員（皆為男性，體型勻稱，年齡18-22歲，體重60-80kg，身高170-185cm，如表1所示）為實驗對象進行實彈射擊訓練，所有實驗對象無射擊經(jīng)驗，且確保所有實驗對象上下肢無骨折等重大既往病史，無視力障礙，并且需要具有良好的手眼協(xié)調能力。

表1 研究對象基本情況

2.2 實驗設計

實驗測試前進行為期12周的射擊訓練，每周兩種射擊姿勢各準備4節(jié)訓練課，兩種射擊姿勢交替進行學習，每周末對實驗對象兩種射擊姿勢下的射擊效果進行測試，記錄環(huán)數(shù)數(shù)值。實驗測試后兩周每周增加兩次實彈射擊測試，以保證所有實驗對象在訓練后期測試成績趨于穩(wěn)定；無較大起伏，而后準備開始實驗測試，確保所有被試人員采用兩種射擊姿勢（直臂和屈臂）掌握熟練度的同一性。

測試前于靶擋處間隔20m設置射擊胸環(huán)靶2處，各胸環(huán)靶前7m處設置射擊點，標記為甲射擊點和乙射擊點。射擊點后方設置等待區(qū)，于墻上每隔1m設置等高靶紙一張，距墻7m處在地上貼黃色長實線，供實驗對象進行瞄準練習。實驗對象均使用92制式手槍，對距射擊位置7m遠的胸環(huán)靶分別進行屈臂與直臂的射擊。為確保兩種射擊姿勢的實驗條件相同，將人員分為A、B兩組，每組6人。A組首輪進行直臂射擊，第2輪進行屈臂射擊，B組則相反，首輪進行屈臂射擊，第2輪進行直臂射擊，以此類推。

實彈射擊測試時A組第1人于甲射擊點先進行射擊，B組第1人在乙射擊點處等待。待A組第1人射擊完畢后，A組第1人進行驗槍，保障組取回A組靶紙進行更換，B組第1人隨即開始射擊，A組第2人處于甲射擊點等待。確保所有實驗對象實彈射擊測試時無外界環(huán)境因素干擾；確保每名實驗對象實彈射擊時靶紙無差別，不受靶紙上原有彈著點干擾。每名實驗對象每輪實彈射擊測試前在等待區(qū)進行該輪射擊姿勢的瞄準練習，實彈射擊測試完成后在等待區(qū)進行另一射擊姿勢的瞄準練習，待每輪兩組人員全部射擊完成后，間隔20min開始下一輪測試，期間兩組人員進行休整及另一射擊姿勢的練習，測試人員整理上一輪兩組實驗對象射擊數(shù)據(jù)，確保實驗可以快速高效進行的同時且保證前一輪射擊姿勢不會對后一輪射擊姿勢的射擊穩(wěn)定性產生干擾。

每名實驗對象兩種射擊姿勢各射擊6輪，每輪各射擊5發(fā)彈，自發(fā)出指令開始計時，實驗對象即從準備姿勢到掏槍、出槍、瞄準、擊發(fā)完成系列動作，第5發(fā)彈射擊完畢后停止計時，要求自計時開始后10s內完成1輪射擊。每名實驗對象在兩種射擊姿勢下各得到射擊彈著點30個。

2.3 效果評價方法

射擊效果包括射擊準確性和射擊穩(wěn)定性[11]，日常訓練中通常使用命中點環(huán)數(shù)評價法，該方法采用分類換算累加記分的形式，側重反映準確度高低，訓練中不利于凸顯射擊技能水平差異，無法全面考察射擊技術水平。尤其對于不規(guī)律持續(xù)射擊、多發(fā)速射、雙發(fā)連擊等實戰(zhàn)常用射擊動作的技能評價而言，不僅需要準，還需要穩(wěn)[12]，其評價應綜合射擊準確度和射擊穩(wěn)定性兩個維度[11]。因此命中點環(huán)數(shù)方法難以適應實戰(zhàn)復雜環(huán)境下連續(xù)快速射擊要求，需要更加全面的評價方法。

2.3.1 射擊準確度評價 射擊準確度是指散布中心與預期命中點（一般為目標中心即靶心）的吻合程度，二者之間的距離愈小，則射擊準確度愈高。散布中心是一組射彈的彈道束的平均彈道與靶面的交點。除正常的命中點環(huán)數(shù)評價法外，求取散布中心一般有3種方法：線段連續(xù)分割法、上下左右平分法和彈丸坐標計算法[11]，其中線段連續(xù)分割法和平分法適用范圍較小且誤差較大，而彈丸坐標法針對所有彈著點精確坐標進行計算，因此相比其他兩種方法求取較為精準。使用彈丸坐標法時，首先利用AUTO CAD軟件完成對原始胸環(huán)靶的還原（如圖3所示），取靶心為坐標原點，逐一得出原始彈著點的彈孔中心橫坐標及縱坐標，然后分別求出所有彈孔橫坐標和縱坐標的平均值（利用云模型模擬出的彈著點亦依照此方法），得出的值就是散布中心的坐標。

圖3 CAD還原彈著點

2.3.2 射擊穩(wěn)定性評價 射擊穩(wěn)定性通常由射擊密集度來反映，射擊密集度即是彈道散布特征量的表現(xiàn)。在外界條件恒定不變的情況下，由同一射手實施多次重復射擊（武器，彈藥和瞄準點均相同），所得到的彈著點分布就是彈道散布特征量，彈著點的散步越密集，則該射手的射擊穩(wěn)定性越好。針對火力密集連續(xù)發(fā)射穩(wěn)定性評價的問題，目前常見的方法有3種分別是蒙特卡洛法[13,14]，Bootstrap[15,16]法與云模型方法[17-19]3種。蒙特卡洛法需要數(shù)據(jù)采集樣本量較大，Bootstrap方法不能直接評價射擊精度，需要與其他評價方法一起使用，而云模型方法可以產生大量模擬實驗數(shù)據(jù)以彌補無法獲取充足實彈射擊的彈著點數(shù)據(jù)的缺陷，較適用于受槍管壽命限制的手槍射擊。

云模型是處理定性概念與定量描述的不確定轉換模型的射擊穩(wěn)定性評價方法[20]。根據(jù)正向正態(tài)云發(fā)生器算法由定性概念的內涵生成概念外延過程的特點，提出一種多步還原的逆向云發(fā)生器算法[21]，這種算法相對于原有的逆向云算法，維度更高，最后計算得出定性數(shù)值誤差更小，雖然計算過程相對于原有算法更加復雜，但是通過MATLAB軟件的實現(xiàn)，可以更高效簡潔的計算。具體算法如下：

其中期望（Ex）反映了射手射擊時靶紙上平均彈著點的坐標，顯示出射手射擊時對準心的把控，其中X軸與Y軸正負值表現(xiàn)出以靶心為原點，射擊彈著點的偏移方位；熵（En）反映出彈著點的隨機性，即彈著點在靶紙上相對于期望值的離散程度，表明射手射擊時彈著點的散布范圍；超熵（He）反映了熵（En）的離散程度，體現(xiàn)了射手射擊時的射擊穩(wěn)定性。以靶心作為坐標原點，期望（Ex）、熵（En）和超熵（He）3個數(shù)值越靠近0說明射手的射擊水平越高。

2.4 結果分析

2.4.1 射擊準確度通過所有學員不同射擊姿勢下原始的射擊彈著點進行AUTO CAD軟件建模（如圖3所示），以十環(huán)中心為坐標原點，還原得到彈著點的坐標值并換算相應環(huán)數(shù)。

圖4 兩種射擊姿勢下的彈著點散布情況（左為屈臂，右為直臂）

對原始的射擊彈著點環(huán)數(shù)進行配對樣本t檢驗，結果顯示兩種不同射擊姿勢之間沒有統(tǒng)計學差異（=0.075>0.05，t=1.863），但可以發(fā)現(xiàn)屈臂射擊姿勢下的環(huán)數(shù)結果（44.96±3.42）要略高于（42.75±5.42），表明不同射擊姿勢沒有顯著改變射擊精度結果，說明射擊姿勢沒有顯著影響射手的發(fā)揮，均值結果和標準差結果上看，學員使用屈臂射擊姿勢的射擊精度結果甚至反而占優(yōu)。

圖5 兩種射擊方式的環(huán)數(shù)結果對比

進一步對彈丸坐標法結果進行配對樣本t檢驗，結果同樣顯示兩種不同射擊姿勢之間沒有統(tǒng)計學差異（水平方向=0.651>0.05，t=0.458，垂直方向=0.490>0.05，t=0.702），屈臂射擊姿勢下彈丸坐標法結果（水平-0.32±0.28dm，垂直-0.40±0.38dm）亦略優(yōu)于直臂射擊姿勢（水平-0.35±0.37dm，垂直-0.47±0.55dm），表明兩種射擊姿勢在彈丸坐標法中也沒有顯著差異，說明學員在不改變瞄準點的前提下，兩種射擊姿勢得到的彈著點坐標中心沒有顯著變化，但從均值及標準差結果來看，學員使用屈臂射擊姿勢得到的彈著點坐標更靠近靶心，并且誤差范圍更小，也說明屈臂射擊有利于強化射擊的精確度。

圖6 兩種射擊方式的彈丸坐標結果對比

2.4.2 射擊穩(wěn)定性 通過已獲得所有學員不同射擊姿勢下的原始射擊彈著點坐標，運用matlab軟件編寫云模型程序以獲得其反映定性概念的數(shù)字特征（如表2）。

表2 云模型結果

通過對原始數(shù)據(jù)進行逆向云模型轉換得到相應數(shù)字特征，結果顯示學員使用兩種射擊姿勢得到的彈著點在靶紙上普遍偏左下，而使用屈臂射擊姿勢得到的彈著點期望值在橫縱坐標上皆優(yōu)于直臂（屈臂Exx=-0.32、Exy=-0.39，直臂Exx=-0.34、Exy=-0.47），說明使用屈臂姿勢射擊得到的彈著點會更接近靶心，且使用屈臂射擊姿勢得到的縱坐標熵值（Enx=0.43、Eny=0.58）小于直臂射擊姿勢得到的結果（Enx=0.47、Eny=0.72），說明使用屈臂射擊姿勢得到的彈著點反映在靶紙上密集度更高于直臂射擊姿勢。雖然屈臂射擊姿勢得到的超熵值（Hex=0.05、Hey=0.08）略大于直臂射擊姿勢（Hex=0.03、Hey=0.03），說明使用直臂射擊姿勢得到的彈著點散布更加穩(wěn)定，但屈臂射擊姿勢得到的彈著點散布更靠近靶心，故綜合3種數(shù)值分析看出屈臂射擊姿勢的射擊穩(wěn)定性更好，但彈著點散布范圍誤差略高于直臂射擊姿勢。

3 討 論

3.1 姿勢在手槍射擊中的作用

在手槍射擊中，射手射擊時良好的穩(wěn)定性是取得優(yōu)異射擊成績的關鍵[22-24]，而射擊姿勢在提高射擊精度、維持射手身體穩(wěn)定性和提高實戰(zhàn)應變能力中起到了重要的作用。由于不同射擊姿勢引起的差異易造成實戰(zhàn)過程中射手在處置險情時反應速度的不同，且良好的射擊姿勢不但提高了射擊精度，有效的打擊了犯罪分子，更減少了訓練傷病，減少了非戰(zhàn)斗減員。

3.2 手臂在射擊姿勢的作用

正確的持槍需要射手身體、手臂和拇指協(xié)調用力，與扳機完美協(xié)同，其中手臂作為支撐手槍瞄準線和傳導槍械后座的重要環(huán)節(jié)，其作用尤為重要。研究表明，持槍力臂的長度與持槍穩(wěn)定性的身體力量有關，良好的射擊姿勢需要合適的力臂距離與一定手臂肌肉力量相結合[25,26]，才能提高射擊精度，維持身體穩(wěn)定。

3.3 姿勢調整對身體控制的作用

射擊運動存在生理性震顫，有研究表明震顫大小與射擊成績呈反比關系[27]，通過調整射擊姿勢可以起到減少生理性震顫，增加行動能力的作用，使射手在實戰(zhàn)中使用槍械時具有更好的身體控制能力。由于實驗條件影響，本次實驗未能開展相關生理學、生物力學分析，在后期實驗的推進中會對屈臂射擊姿勢在射擊運動中的生理性震顫進行深入研究。

4 結 論

本文在獲取實彈靶紙彈著點分布的基礎上，使用彈丸坐標法和云模型方法分別評價射擊精確性和穩(wěn)定性，以對射擊進行綜合評價，能多維深入分析快速射擊效果，有助于提高實彈射擊訓練的效率和質量，改變了傳統(tǒng)命中點環(huán)數(shù)的評級方法。使用綜合性評價，證實在現(xiàn)有傳統(tǒng)直臂射擊的基礎上，手槍快速實彈射擊時適當屈臂以調整身體姿勢可以一定程度上提高射擊精度，并顯著提高射擊穩(wěn)定性，有助于提高射擊實戰(zhàn)效果。

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Analysis on the Shooting Posture Characteristics and Rapid-Fire Effect of Police Pistol Bending Arm

HE Yichen1, ZHOU Weifang2, YE Qiang3

1.Xi’an Medical University, Xi’an Shaanxi, 710021, China;2.Nanjing Forest Police College, Nanjing Jiangsu, 210023, China;3.Nanjing Sport Institute, Nanjing Jiangsu, 210014, China;

In order to discuss the influence of two shooting poses on firing accuracy in military and police pistol rapid-fire subjects, the multi-step reduction inverse cloud algorithm in the cloud model was cited and MATLAB simulation analysis was performed to realize the conversion from quantitative values to qualitative language values. The forward cloud generator in the cloud model is used to simulate the spread of the impact points on the target based on qualitative language values. The projectile coordinate method is used to compare the center of the impact points of the two shooting positions. The scattering rectangle method is used to compare the intensity of the impact points of the two shooting positions. The data infers that the shooting position of the flexed-arm shooting posture is higher when shooting fast. The research results can provide a reference for the selection of firing postures for military and police pistol rapid-fire training, and have reference significance for further research on the biomechanical factors of pistol rapid-fire posture.

Fast fire; Shooting accuracy; Shooting positions; Impact point; Cloud model

1007―6891（2022）05―0082―05

10.13932/j.cnki.sctykx.2022.05.18

G808.16

A

2020-09-02

2020-11-12

江蘇省研究生實踐創(chuàng)新計劃，課題名稱：射擊動作的生物力學特征分析及在警務手槍射擊中的應用，編號：（SJCX20_0680）。