基于实弹打靶训练系统的智能标靶硬件设计

基于实弹打靶训练系统的智能标靶硬件设计

杨中国

（枣庄学院 物理与电子工程系，山东 枣庄 277160）

【摘 要】研制实弹打靶射击训练器并装备到连队，对于减少国防开支，提高军事训练水平，实现国防现代化，军事训练智能化等均具有重要的现实意义。在实弹打靶机的结构基础上，参照国内外设计方法和部队的实际需要，完成了整个系统的硬件设计及软件开发，将射击距离延长，改变了结构和功能，较好地实现了靶机与枪体部分的分离。设计了一套可独立使用的实弹发射系统和接收靶系统。

【关键词】智能标靶; 数据处理; 信号采集

【中图分类号】TP274+.2 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2010)06-0189-02

Intelligent Targeting Target Hardware Design

Based on Live-fire Training System

YANG Zhong-guo

( Physics and Electronic Engineering Department, Zaozhuang University, Zaozhuang Shandong 277160 ,China)

【Abstract】The development of live-fire target shooting training device and equipment to the company is of great significance in the reduction of defense spending, the raise of military training, the realization of defense modernization and the intelligence of military training, etc.. Based on the structure of live target machine the design at home and abroad and the actual needs of military forces, the hardware design and software development of the whole system completed, thus the shooting distance is extended, the structure and function changed, and the separation of target and gun body achieved. A set of the target launching and receiving system is successfully realized.

【Key words】intelligent target; data processing; signal acquisition

0 引言

目前的射击打靶训练，基本上都是以实弹训练为主，此项费用,开支巨大。但是为了达到训练目标，模拟实战而又不得不采用实弹，真靶训练，加之传统的报靶方法也是人工报靶，带有很大的个人主观因素、可靠性、公正性以及高效性等都不能得到保障。因此，为了响应“科技练兵”的口号，同时为了节省大量没必要的军费开支，达到应有的训练目的。很有必要研制一种切合部队实际的、实弹射击条件下也可以进行精准、节省的射击训练模拟系统。在最近的几年间，随着科学技术的不断提高，特别是多路数据采集系统的飞速发展，实际子弹碰撞接收信号已经成为可能。本课题着重介绍了一种可用于实际模拟训练中的实弹模拟打靶训练系统，该系统由真实枪械作为真实信号发射系统，用真实子弹来进行

收稿日期：2009-06-01。

作者简介：杨中国(1980-)，男，硕士，主要研究方向为自动控制及智能

检测。

射击训练。分布在靶面上的分区域导电橡胶模块，这个成绩可以在训练室的微机上进行显示和统计。用户可以通过登录系统来对当前成绩或历史成绩进行查询，并可以比较直观地看到自己的成绩变化。此外，本系统中还增添了语音报靶装置，使得用户在训练的同时可以随时得知自己的训练成绩。

1 智能标靶的设计原理

由于科技的进步，已经有部分的训练任务由激光枪和激

[1]

光接收器来实现模拟打靶了。但是不可否认中国大多数的

部队仍然使用真枪实弹进行打靶训练。因为真枪实弹能够模拟真实战斗现场，激发战士的激情，使战士能够更好的集中精神。真枪的后坐力也是激光枪所不可替代的。整个标靶系统由数据采集模块，前期信号预处理模块，通信模块，数据处理和输入输出模块。

系统结构如图1所示。数据处理模块包括单片机为核心的上位机和以Delphi为基础开发的PC机监控终端。系统可

189

以同时进行12名射击手射击，单片机上位机为每个射手显示实时成绩，PC机监控终端则可是一实时显示所有的射手成绩，用于对射击的检查监控。

图1 智能标靶系统结构

数据采集由特制的信号靶传感器采集；前期预处理采用大规模数字集成电路CPLD射击，把前几个单元电路集成在一个顶层电路，将其所实现的功能写入一片CPLD芯片中，减少电路空间，提高了总体可行性；通信模块由微功率无线数传模块ZT-TR43U组成，具有低功耗、高可靠性、传输性能优良等特点，同时它还具备USB接口方式，与PC机进行良好的通信；输入输出模块由键盘、液晶模块和PC机等组成。

2 系统硬件设计

2.1信号接收模块

根据实弹的强大冲击力，我们选取了导电橡胶这种材料作为正面第一层靶面，将第一层靶面上画好区域以定环数。第二层采用绝缘木材与第三层的导电橡胶隔开。将第一层按照实际规定的靶面画出各环数区域，然后按照画好的区域切割成各个环数导电模块，将各个模块用不导电胶连接成一体靶面。第三层橡胶用来接地。第一层橡胶根据要求划分的模块用信号线与设计的硬件电路板相连。当子弹穿越靶子的瞬间，靶子两面的导电橡胶层接通，此时在相应区域的信号线上即可产生接地的脉冲信号，靶子的6个环位和6个方位一共12种脉冲信号并行输出。

设靶子的厚度为0.02 m，弹速为400 m/s，则输出接地的脉冲宽度小于50 us。为了能准确的检测，则必须对这些脉冲信号进行整形和展宽前期信号的处理，用CPLD技术队

数据采集和处理的实现[2]

，较常规的数据处理相比，产品信

号处理更准确，使用器件更少，抗干扰性也将大大提高。同时使用方便和降低产品成本，数据采集板还实现从并行到串行的转换。

2.2前期信号采集模块

从靶面经过信号线传输过来的脉冲信号[3]

，为了满足多

人可同时射击或可以连续射击的要求，我们需要在接收端加数据锁存器，用于对脉冲信号进行的锁存，锁存器何时进行锁存由单片机控制。

综合各项参数比较，选用14引脚74LS273数据锁存器来对输入信号脉冲进行数据锁存。74LS273芯片引脚接线如图2所示。根据靶面设计原理，每个环数模块可分为不同接收信号的区域，6个环数区域共可分为33个数据接收区域。74LS273是带公共时钟复位八D触发器，而输入的脉冲信号190

需要33条信号接收线，因此我们需要5片这种芯片才能满足对所有数据的锁存。 图2 74LS273芯片引脚接线

MSP439系列单片机内外设丰富：AD、DA、DMA、2至4个支持不同串口、比较器、可编程运算放大器(4系高端型号)

等[4]

，一片芯片足以满足绝大部份应用，然而如果需要5片

锁存器，选用的430系列449单片机芯片IO口不能够满足要求，需要扩展的IO口也比较多，为了达到节省电路等要求，选用数据选择器74LS153进行与锁存器的连接。74LS153是8输入2输出数据选择器，通过锁存器过来的信号可经过单片机控制锁存后由数据选择器进行选择由IO口输出至单片机内部进行数据处理。通过各种方案的比较选择，选用的74LS153有利的节省了单片机的IO口，简化了电路。74LS153芯片引脚接线如图3所示。 图3 74LS153芯片引脚接线

3 结语

当今时代科技飞速发展，从将光学理论应用到了大气激光通信机中提炼出大气激光通信机的发射和探测过程的光

学理论模型中便可见一斑[5]

。但仍然存在很多模拟人文化的

科技设施。通过对此系统硬件电路的设计，发展了中国模拟

（下转第193页）

及相关的通信协议进行定义。需要初始化的寄存器有：U0UCR（UART控制寄存器）、U0GCR（通用控制寄存器）、U0CSR（USART0控制与状态寄存器）、U0BAUD（波特率控制寄存器）。与通信相关的子程序如下：

void senddata (UINT8 a,UINT8 b) {

halWaitMs(2); //如果没有延时，则通信易出错 U0DBUF =0xaa; //发送起始字符 UTX0IF = 0; //屏蔽发送完成中断 halWaitMs(2);

U0DBUF =a; //发送节点地址 UTX0IF = 0; halWaitMs(2);

U0DBUF =b; //发送节点温度 UTX0IF = 0; }

MSComm1.InputLen=0 '为0则读取缓冲区中全部的内容 MSComm1.RThreshold=3 '设定引发接收事件的字符数 If MSComm1.PortOpen=False Then '设定通信口状态 MSComm1.PortOpen=True '端口开 End If

MSComm1.InputMode=comInputModeBinary '设置Input 属性以二进制方式检取回数据

End Sub

5 结语

随着发电厂和变电站自动化程度的不断提高，电气设备的热缺陷监控对安全生产显得尤为重要。本文所设计的温度检测装置，外围元件少，调试简单，工作可靠。采用半导体温差发电模块提供电能，解决了变电站测温现场供电不便的难题，同时也避免了电池供电需频繁更换的繁琐。良好的监控管理软件，易于上手，操作简便。

基于ZigBee的无线测温管理系统通过在郑州某110 kV变电站进行的测试，获得了良好的效果。测试用的硬件设备由6个RFD节点、1个FFD节点及一台笔记本电脑组成。

测试的相关数据如下：RFD与FFD的通信距离最远可达180 m（加长天线），FFD与PC通信距离可达10 m（制作的RS-232数据线为10 m），无线传感器网络建立的时间小于 1 s，RFD加入网络的时间小于0.5 s，PC机上的监控信息刷新时间小于1 s，达到实时监控的要求。变电站的电磁干扰对无线传感器网络管理系统无影响。测试的结果表明，本文所设计开发的无线传感器网络管理系统是成功的，具有很好的应用价值。

参考文献

[1] 林玉兰,吕迎阳.基于半导体温差发电模块的锂电池充电装置[J].电

源技术,2006(01):39-40.

[2] 王艳秋,曾维鲁,岳宇君.ZigBee技术在仓储管理中的应用[J].通信

技术,2008,41(11):205-207.

[3] 张智勇，郭铁梁，李志军.基于CC2431的井下人员跟踪系统设计[J].

通信技术,2009,42(09):111-113.

[4] 李文仲,段朝玉.ZigBee无线网络技术入门与实战[M].北京:北京航

空航天大学出版社,2007:165-166.

[5] 求是科技.Visual Basic6.0程序设计与开发技术大全[M].北京:人

民邮电出版社,2004:154-207.

4 上位机监控界面设计

监控界面使用VB6.0可视化程序设计语言开发。利用VB6.0提供的MSComm串行通信控件，可以方便的实现计算机与CC2431之间的串行通信。监控中心通过RS-232实现与网络协调器（FFD）的串行通信。从而实现监控中心实时监测FFD和RFD的工作状态，并可以对FFD和RFD实施控制。监控中心与FFD设定的通信协议为：波特率为57 600 b/s，1位起始位，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位。为了使用MSComm控件，需要在“部件”对话框的“控件”选项卡中选中“Microsoft Comm Control 6.0”选项，单击“确定”按

[5]

钮后控件将被添加到Visual Basic的工具箱中。

Visual Basic6.0是面向对象的可视化程序设计语言，采用事件驱动的编程机制，对各个对象需要响应的事件分别编写程序代码，对每个事件过程的程序代码来说，一般比较短小简单，调试维护也比较容易。本控制系统上位机监控程序需要响应的事件有：退出监控界面事件、控制设定事件、装载事件（初始化通信口）、定时器事件、信息接收事件等。与通信相关的程序代码及注释如下：

Private Sub Form_Load( ) '装载事件，运行监控界面时发生

'Picture2.Visible=False

MSComm1.CommPort=1 '设定通信连接端口为COM1 MSComm1.Settings=\"57600,n,8,1\" '波特率为57600，数据位8位，停止位1位

（上接第190页）

实战训练的标靶器材，从智能上又提升了一步。“模拟实弹打靶训练系统” 以其安全性高、训练费用低、可靠性好、实用性强的特点，从实战的角度为现代军警射击训练提供了有力的高科技技术支持。它可为我国军警相关单位提供先进的模拟实战射击训练系统平台，大幅度降低训练成本，全方位提高训练绩效。

2003,13(04):20-21.

参考文献

[1] 崔艳华,卢朝阳.模拟射击训练系统的设计与实现[J].微机发展，

[2] 徐信福.激光打靶多路数据采集处理系统[D].大连理工大学，2005：1-4. [3] 李丽.通信FAQ[J].通信技术，2005（05）：114-116.

[4] 高锋.单片微机应用系统设计及实用技术[M].北京：机械工业出版

社,2004:2-5.

[5] 王志勇,袁强,陈旭辉,等.一种大气激光通信机的总体设计[J].通信

技术,2007,40(09):18-20.

193