步兵野外戰(zhàn)術(shù)考核自動化報靶系統(tǒng)研究

王宇 李進(jìn)(石家莊機(jī)械化步兵學(xué)院,河北石家莊 050083)

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步兵野外戰(zhàn)術(shù)考核自動化報靶系統(tǒng)研究

王宇 李進(jìn)
(石家莊機(jī)械化步兵學(xué)院,河北石家莊 050083)

【摘 要】信息化時代的到來為我國軍事系統(tǒng)的完善注入新鮮的活力,以其中報靶系統(tǒng)為例,其是考核步兵野外戰(zhàn)術(shù)中應(yīng)用的主要系統(tǒng)。近年來在信息技術(shù)的推動下報靶系統(tǒng)中的構(gòu)件如信號接收模塊、單片機(jī)以及傳感器等方面都進(jìn)行不斷完善,具有明顯的自動化特征。對此,本文將對報靶系統(tǒng)的主要構(gòu)件、報靶系統(tǒng)的應(yīng)用原理以及設(shè)計中的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探析。

【關(guān)鍵詞】步兵野外戰(zhàn)術(shù) 報靶系統(tǒng) 自動化 關(guān)鍵技術(shù)

傳統(tǒng)用于考核步兵野外戰(zhàn)術(shù)中多采用人工報靶的方式，其不僅無法保證考核效率的提高，也難以定量分析步兵訓(xùn)練效果。在此背景下便提出自動化報靶系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容，其主要將相應(yīng)的如音頻電路、傳感器以及其他模塊等引入其中，并借助現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)，準(zhǔn)確判斷彈孔方位以及環(huán)數(shù)等，同時利用其語音模塊將相應(yīng)的射擊成績進(jìn)行報告，為指揮人員考核統(tǒng)計帶來極大便利。因此，對自動化報靶系統(tǒng)在步兵訓(xùn)練考核中的設(shè)計應(yīng)用研究具有十分重要的意義。

1 自動化報靶系統(tǒng)的構(gòu)件分析

該系統(tǒng)在設(shè)計過程中主要以硬件部分與軟件部分組成。其中軟件內(nèi)容主要體現(xiàn)在計算機(jī)統(tǒng)計軟件、接收與發(fā)送程序以及語音輸出、處理信號等方面的程序。而在硬件部分中，其主由語音報靶系統(tǒng)、單片機(jī)、傳感器、通信模塊以及PC機(jī)等構(gòu)成。各部分模塊在實(shí)際應(yīng)用中都有其自身的應(yīng)用效果，具體如下幾方面。

1.1 從單片機(jī)構(gòu)件角度

本文在研究過程中所選取的單片機(jī)主要以SPCE061為主，控制器在內(nèi)置閃存方面為32k，電壓以5V為主，在運(yùn)行過程中對數(shù)字信號可快速處理，且對于數(shù)字語音處理等都較為適用。同時，控制器芯片的使用本身包含的10位AD有8路，其中用于音頻轉(zhuǎn)換的包括1路，該路AD為保證語音得以準(zhǔn)確錄入將自動增益電路設(shè)計其中。另外，為便于系統(tǒng)進(jìn)行語音播放，單片機(jī)中2路AD在完成語音采集的基礎(chǔ)上會通過SPYOO30進(jìn)行語言放大，使語音播放內(nèi)容更為清晰。

1.2 從傳感器構(gòu)件角度

該構(gòu)件在報靶系統(tǒng)設(shè)計過程中主要將錫箔紙設(shè)置于胸環(huán)靶紙中，其中錫箔紙具有極強(qiáng)的導(dǎo)電性能。但實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)單片機(jī)在運(yùn)行中很可能發(fā)生錫紙接觸的問題，不利于單片機(jī)功能的發(fā)揮，對此要求錫紙設(shè)置于不同環(huán)上時至少應(yīng)保證存在6mm縫隙，且通過多粗細(xì)導(dǎo)線對同心環(huán)與單片機(jī)進(jìn)行連接。一般在設(shè)計過程中對靶背面進(jìn)行相應(yīng)區(qū)域的劃分，使錫箔紙有相應(yīng)的導(dǎo)線引出，有利于打靶人員對彈孔方位進(jìn)行判定。但需注意相鄰的錫箔紙在設(shè)置過程中為防止出現(xiàn)觸電問題，將相應(yīng)的絕緣材料進(jìn)行填充。

1.3 從通信模塊應(yīng)用角度

現(xiàn)行報靶系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用的無線數(shù)據(jù)通信，其主要保證芯片nRF401得以有效運(yùn)行，通常為使系統(tǒng)中通信模塊可覆蓋整個訓(xùn)練場地并完成訓(xùn)練場中所有數(shù)據(jù)通信工作，其至少應(yīng)控制在1500km的通信距離。同時系統(tǒng)中nRF401芯片的作用也體現(xiàn)在使單片機(jī)、PC機(jī)等方面，能夠進(jìn)行串行通信，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾Ｕ蟍1]。

2 報靶系統(tǒng)應(yīng)用的主要原理與設(shè)計中相關(guān)技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 傳感器與單片機(jī)的應(yīng)用原理與設(shè)計分析

傳感器在報靶系統(tǒng)中的應(yīng)用側(cè)重于信號的產(chǎn)生，在中彈過程中，子彈將使相鄰錫紙進(jìn)行連通，由此在系統(tǒng)電源作用下使相應(yīng)的脈沖信號得以生成。對于生成信號的處理則需引入單片機(jī)。其在設(shè)計過程中主要需考慮的為將單片機(jī)中IOA0至IOA4五個通道進(jìn)行環(huán)位引線的接入，而在另外四個通道IOA5至IOA8中則需利用反面四條引線進(jìn)行連通。這種設(shè)計方式主要考慮的為輸入電路，其以“矩陣鍵盤”的形式存在，這樣在子彈串行過程中會使相應(yīng)開關(guān)保持閉合狀態(tài)，電路也由此實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。而在電路開啟狀態(tài)下，其中五條引線將表現(xiàn)出明顯的低電平狀態(tài)，說明此時沒有子彈經(jīng)過。另外對于剩下三條引線則需進(jìn)行高電平的設(shè)置，這樣通過對通道的掃描便可判斷子彈是否穿過。

2.2 語音系統(tǒng)的原理與設(shè)計

報靶系統(tǒng)中在音頻輸出方面，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以SACM_A2000編碼算法為主，并將不同方位下WAV格式音頻文件存儲于PC機(jī)中，并通過16Kbits/s壓縮率對文件進(jìn)行壓縮，使其能夠在系統(tǒng)程序中進(jìn)行存儲。在此基礎(chǔ)上對于不同方位中語音數(shù)據(jù)，單片機(jī)將結(jié)合脈沖信號特征進(jìn)行調(diào)用，通過解壓使其能夠在D/A中進(jìn)行語音還原。而DAC在完成時鐘信號接收后，會根據(jù)相應(yīng)的速率對還原后的語音進(jìn)行處理，使其能夠以音頻電流的形式進(jìn)行輸出。需注意的是，實(shí)際設(shè)計過程中應(yīng)做好音頻輸出電路的控制，并保證SPYOO30放大器作用得以發(fā)揮，這樣可使輸出功率滿足自動化報靶系統(tǒng)設(shè)計要求，且使音頻音質(zhì)得到提高[2]。

2.3 PC機(jī)設(shè)計與nRF01芯片的引入

現(xiàn)行自動化報靶系統(tǒng)設(shè)計中常用的主要以多機(jī)串行方式為主，其中對系統(tǒng)控制其主導(dǎo)作用的主要以主機(jī)為主，在數(shù)據(jù)或命令發(fā)送過程中無需由從機(jī)執(zhí)行。訓(xùn)練過程中每次射擊結(jié)束后，某從機(jī)將接收主機(jī)命令完成數(shù)據(jù)交換過程，而其他從機(jī)仍保持等待狀態(tài)。此時要求通信系統(tǒng)至少達(dá)到9600bps波特率，其以11位的數(shù)據(jù)格式為主。這樣在每幀數(shù)據(jù)發(fā)送過程中，從機(jī)將會自動轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)，直到所有數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束，主機(jī)將再次進(jìn)行復(fù)位命令的發(fā)送，復(fù)位完成后射擊人員便可繼續(xù)進(jìn)行射擊訓(xùn)練。但該過程的實(shí)現(xiàn)應(yīng)保證芯片nRF401電路與PC機(jī)串口保持連通，這樣才可在芯片引入下無需執(zhí)行電平轉(zhuǎn)換工作，數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收都可快速完成[3]。

3 結(jié)語

自動化報靶系統(tǒng)的設(shè)計是提升步兵訓(xùn)練考核效果的重要途徑。實(shí)際設(shè)計過程中注重對系統(tǒng)各構(gòu)件功能進(jìn)行分析，正確認(rèn)識報靶系統(tǒng)運(yùn)行的主要原理，并將相關(guān)的技術(shù)引入各構(gòu)件設(shè)計過程中，這樣才可使報靶系統(tǒng)作用得以充分發(fā)揮，報靶結(jié)果更為準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn):

[1]張志文,李富貴.一種戰(zhàn)術(shù)靶測控系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2010,01:52-56.

[2]王輝.激光模擬打靶系統(tǒng)設(shè)計與靶環(huán)圖像處理技術(shù)研究[D].中北大學(xué),2010.

[3]陳再旺.一種自動報靶的電機(jī)控制電路設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].科技資訊, 2012,35:9-10.