专利名称:一种复层细分自动报靶系统的制作方法
技术领域：
本发明属于实弹射击技术领域：
，涉及一种自动报靶系统。
技术背景
背景技术公开了一种实弹射击自动报靶装置。它是由靶机部分和主遥控器组成。 其中靶机部分包括射击靶、电机及减速器、电机主控板、单片机、通讯模块和天线。主遥控器 包括天线、通讯模块、单片机和一个计算机数据库管理系统。所述靶机部分和主遥控器均采 用AT90S2313-10PI型单片机，其中靶机部分中的单片机包括三个继电器控制接口、击中信 号检测接口和无线模块接口，主遥控器包括无线模块接口和主机电脑接口。
靶机部分和主遥控器中的两个单片机电路分别由经DIP20封装的 AT90S2313-10PI单片机组成；靶机部分的单片PBl、PB2、PB3端分别与靶起立、靶倒下和夜 间灯控制继生器Dl、D2、D3相连接，并在单片机接收到控制继电器的数据帧串口信号或单 片机在接收到外部中断检测击中信号时，以高电平控制对应的继电器吸合或释放，继电器 D1、D2、D3的触点通过JXl接口与对应的控制电路相连接；所述外部中断检测击中信号是由 与靶的铝钼感应层相连接的PD3、PB0端送入单片机；所述继电器控制信号和向主遥控制器 发送击中信息是由与单片机PDO、PDU PD4端相连接的数字通讯模块，经无线完成传送；所 述主遥控制器的单片机PD2、PD5端模拟一个串口，对与其连接的主机发送的控制命令进行 处理，再通过与PD0、PD1、PD4端相连接的数字无线模块，经无线发送出去，同时由上述途径 无线模块接收到的数据处理并发信计算机；上述单片机还包括程序升级接PB4、PB7。
传统的基于双层电极短路采样法的靶板分区很粗，在圆周方向上两个隔45°的弹 着点也可能算作一个分区，而且离靶心越远，间隔同样角度的两个点实际距离越大，这导致 了报靶精度不高；传统的基于双层电极短路采样法的靶板易出现中弹的漏报，报靶可靠性 不高；传统的基于双层电极短路采样法的靶板往往是通过成对增加环层和区层来提高报靶 可靠性，这种简单的叠加方式成本高、结构繁琐，而报靶精度提高不大。
发明内容
上述背景技术报靶精度低，有漏报的问题，为了解决所述的问题，本发明的目的是 提供一种可靠性高、能够准确报告轻武器实弹射击结果的自动报靶系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种复层细分自动报靶系统，包括
各路信号处理器用于采集各复层细分靶板上的子弹中靶信号，并将信号转换成隔 离的总线信号；
各路信号处理器通过总线连接至无线信号收发器，无线信号收发器接收各路信号 处理器的总线信号，并将信号传至无线中继器；
无线中继器采用基于总线的远程数据通讯方式，用于实现无线信号收发器和主控 计算机之间的信号中继；
主控计算机的收发器接收无线中继器发送的总线信号，并将总线信号转换成RS232信号，输入主控计算机；
主控计算机通过总线与射手指示器连接，各射手指示器分别显示对应靶位的复层细分靶板上子弹中靶信息。
根据本发明的实施例，所述各路信号处理器和无线信号收发器之间采用两芯双绞 屏蔽电缆连接，无线信号收发器与主控计算机之间采用基于无线中继器的无线总线通讯， 主控计算机和射手指示器之间采用两芯双绞屏蔽电缆连接的无线总线通讯。
根据本发明的实施例，所述复层细分靶板包括第一板层、第一区层、第二板层、环 层、第三板层、第二区层、第四板层、第五板层相互压紧成型，其中
由第一区层、环层和第二区层构成复层细分报靶单元。
根据本发明的实施例，所述第一区层和第二区层各有八个沿圆周等分的分区，第 一区层的八个分区和第二区层的八个分区沿圆周错位布局将两个区层各自的八个分区互 相等分，获得复层细分后的十六个分区。
根据本发明的实施例，所述第一板层、第二板层、第三板层、第四板层的一面设计 有等距离分布的导流槽，用于疏导子弹穿过靶板时产生的强气流；且使相邻板层导流槽成 纵横交错的布局。
根据本发明的实施例，所述环层、第一区层、第二区层用铝箔或铜箔分别按照胸环 靶的靶环图案和复层细分靶板的分区规则制作，分别贴在第三板层、第二板层、第四板层一 面上。
根据本发明的实施例，将所述环层的各环、第一区层的八个分区、第二区层的八个 分区的信号线分别连接到信号处理器，用于将第一区层的某个分区i与环层的某个环r导 通并构成回路，以及将第二区层的某个分区j与环层R的某个环导通并构成回路。
根据本发明的实施例，所述信号处理器的输入是利用各路电压比较器与环层、第 一区层和第二区层连接，采集环层、第一区层和第二区层中弹信号，各路电压比较器为
第一电压比较器用于采集环层的第！·环中弹信号，并与第一参考电压进行数据比 较，输出环层的第r环中弹信号；
第二电压比较器和第三电压比较器分别用于采集第一区层的第i分区的中弹信 号和第二区层的第j分区的中弹信号，并与第二参考电压进行数据比较，输出第一区层和 第二区层的分区中弹信号；
第一电压比较器、第二电压比较器、第三电压比较器的输出作为信号处理器内部 的单片机的输入信号。
根据本发明的实施例，所述第一电压比较器的一输入端接环层的第r环，同时第 一电压比较器的一输入端经第一电阻连接电源；第一电压比较器的另一输入端接第一参考 电压；
第二电压比较器的一输入端和第三电压比较器一输入端均与第二参考电压端连 接；第二电压比较器的另一输入端接第一区层的第i个分区，同时经第二电阻接地；
第三电压比较器的另一输入端接第二区层的第j个分区，同时经第三电阻接地；
对于环层，用于环信号采集的第一电压比较器共用第一参考电压，两个区层各分 区的第二电压比较器、第三电压比较器共用第二参考电压。
根据本发明的实施例，所述射手指示器采用基于不同灰度等级的三个圆点在细分后的区域上显示最近三发子弹的弹着点。
本发明的积极效果，环层和两个区层的结构设计使区层细分，以提高报靶精度；子 弹穿过靶板的分区信号和环信号两次被检测，以提高报靶的可靠性。本发明有为减轻气流 冲击而设计的空气导流槽，并使各相邻板层的导流槽成纵横交错布局，以增强整个靶板结 构的强度。射手指示器采用基于灰度等级的弹着点区域指示方式，射手能直观、清晰地掌握 最近三发子弹的射击情况，并据此对下一发子弹的射击做出判断。
图1是本发明系统结构示意图
图2a图2b、图2c是本发明靶板的复层细分示意图
图3是本发明子弹穿过第一区层、环层和第二区层的示意图
图4是本发明复层细分靶的结构示意图
图5是本发明信号处理器的中靶信号采集结构图
图6是本发明基于灰度等级的最近3发子弹弹着点区域指示示意图
具体实施方式
下面将结合附图对本发明加以详细说明，应指出的是，所描述的实施例仅旨在便 于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
1、本发明系统结构，如图1本发明系统结构示意图所示，包括
复层细分靶板1、信号处理器2、无线信号收发器3、无线中继器4、主控计算机5、射 手指示器6。
本系统根据《中国人民解放军陆军军事训练与考核大纲》对于步兵专业自动步 枪/轻机枪实弹射击的要求而设计，基于一条两芯双绞屏蔽电缆连接的RS485通讯与无线 RS485通讯、无线中继器相结合的报靶系统结构设计，利用靶板的复层细分和计算机无线通 讯技术实现自动报靶，可用于轻武器实弹精度射击训练。
系统采用基于RS485总线的无线远程数据通讯方式，将所有复层细分靶板1的信 号处理器2与主控计算机5和射手指示器6连接起来。信号处理器2负责子弹中靶信号 的采集，并将信号转换成隔离的RS485总线信号。电路能够感知数据的流向并自动切换传 输方向，无需握手信号；因此，各复层细分靶板1的信号处理器2可以用一条两芯双绞屏 蔽RS485总线电缆连接至无线信号收发器3，无线信号收发器3接收各路信号处理器2的 RS485总线信号，并将RS485总线信号传至无线中继器4。同样，用一条两芯双绞屏蔽RS485 总线电缆将所有射手指示器6连接至主控计算机5。无线信号收发器3与主控计算机5之间 采用基于无线中继器4的实现无线RS485总线通讯，中间若经过无线中继器4传输距离可 达1200米。主控计算机5的收发器接收无线中继器4发送的RS485总线信号，并将RS485 总线信号转换成RS232信号，输入主控计算机；主控计算机5通过RS485总线与射手指示器 6连接，各射手指示器6分别显示对应靶位的复层细分靶板1上子弹中靶信息。
系统设计采用低功耗芯片与器件，耗电量低。信号处理器2、主控计算机5分别采 用低功耗高性能单片机和ARM芯片，系统耗电量低，可用蓄电池供电。由于采用无线数据通 讯和模块化设计，系统结构紧凑，现场安装方便，并可根据实际需求配置靶位数量(1—16个靶位)，系统配置具有一定灵活性。
2、复层细分靶板1的复层细分技术
用一个环层和两个区层构成一个完整的报靶单元，两个区层实现靶板复层细分的 结构设计。所述复层细分靶板1的复层细分技术，是第一板层Li、第一区层S 1、第二板层L2、 环层R、第三板层L3、第二区层S2、第四板层L4、第五板层L5相互密接，用一个环层R和两 个区层Si、S2构成一个完整的报靶单元。
所述第一区层Sl和第二区层S2各有八个沿圆周等分的分区，第一区层Sl的八个 分区和第二区层S2的八个分区沿圆周错位布局将两个区层各自的八个分区互相等分，获 得复层细分后的十六个分区。
如图2a所示，通过两个区层实现靶板细分，第一区层Sl的八个分区为S10，Sll, S12, S13, S14, S15, S16, S17，第二区层 S2 的八个分区为 S20, S21, S22, S23, S24, S25, S26, S27，Sl的八个分区与S2的八个分区相互分度形成十六个分区，按Sl和S2的分区序号生成 这十六个分区的序号:A00, A10, All, A21, A22, A32, A33, A43, A44, A54, A55, A65, A66, A76, A77, A07。
按子弹射入的顺序，第一区层Sl在前，然后是环层R，第二区层S2在后，第一区层 Sl和第二区层S2分别将胸环靶分成如图2b和图2c所示的八个分区，第10环不分区。图 2b是第一区层Sl的八个分区，图2c是第二区层S2的八个分区。
利用第一区层Sl和第二区层S2实现靶板1的细分，使得弹着点的检测精度提高 了一倍。以图2a所示的两发子弹的弹着点为例，经过环层R和第一区层Sl的检测，弹着点 A和弹着点B同属于第8环的S12分区；但在经过环层R和第二区层S2的检测后，弹着点A 属于S21分区，弹着点B属于S22分区，于是按照细分原则可知弹着点A属于分区A21，弹 着点B属于分区A22。
靶板复层细分可以两次检测同一发子弹的中弹信号，使错报、漏报的可能性减少， 系统可靠性得以提高。图3示意了子弹穿过环层与区层的情况。子弹首先穿过第一区层Sl 和环层R，并使穿过的环和穿过的第一区层Sl的分区导通，得到弹着点的环信号和第一区 层Sl的分区信号；子弹随后穿过环层R和第二区层S2，并使穿过的环和穿过的第二区层S2 的分区导通，得到弹着点的第二区层S2的分区信号并再次得到环信号；由弹着点在第一区 层Sl的分区信号和在第二区层S2的分区信号可以得到细分后的弹着点的分区信号。如果 子弹长度足够长，使得子弹有同时穿过第一区层Si、环层R和第二区层S2的情况，则电路同 样能够如前所述检测信号。区信号和环信号两次被检测，提高了系统得可靠性。
本发明能够减轻气流冲击具有导流槽的板层设计，及为增强靶板强度而使各层导 流槽纵横交错的布局。
图4是本发明复层细分靶的结构示意图。
在制作工艺上，构成复层细分靶板的各层按严格的位置关系和方位关系用胶粘 结，特别是第一区层Sl和第二区层S2的分度关系，经压力加工固定成型，各层的排列见图 4。为减轻子弹冲击产生的气流对靶板的影响，为减轻子弹冲击产生的气流对靶板的影响
所述第一板层Li、第二板层L2、第三板层L3、第四板层L4的一面设计有等距离分 布的导流槽7，用于疏导子弹穿过靶板时产生的强气流；且使相邻板层导流槽7成纵横交错的布局，以增强整个靶板结构的强度。
所述环层R、第一区层Si、第二区层S2用0. 05厚的铝箔或铜箔分别按照胸环靶的 靶环图案和复层细分靶板1的分区规则制作，分别贴在第三板层L3、第二板层L2、第四板层 L4 一面上。第一板层Ll的正面印刷胸环靶的靶环图案。
所述将环层R的各环、第一区层Sl的8个分区、第二区层S2的8个分区的信号线 分别连接到信号处理器2，用于将第一区层Sl的某个分区i与环层R的某个环r导通并构 成回路，以及将第二区层S2的某个分区j与环层R的某个环r导通并构成回路。
第一板层Li、第二板层L2、第三板层L3、第四板层L4可选用聚乙烯发泡PE材料或 其它适合材料。
3、信号处理器2中靶信号的采集
将第一区层Sl的8个分区、环层R的各环、第二区层S2的8个分区的信号线分别 连接到信号处理器2的各个电压比较器的输入端。
所述利用各路电压比较器采集环层R、第一区层Sl和第二区层S2的中弹信号。如 图5是本发明中以第一区层Sl的某个分区i、环层R的某个环r、第二区层S2的某个分区 j为例说明中靶信号采集原理。各路电压比较器为
第一电压比较器CO用于采集环层R的第r环中弹信号，并与第一参考电压Vkefci进 行数据比较，输出环层R的第r环中弹信号；
第二电压比较器Cl和第三电压比较器C2分别用于采集第一区层Sl的第i分区 的中弹信号和第二区层S2的第j分区的中弹信号，并与第二参考电压Vkef进行数据比较， 输出第一区层Sl和第二区层S2的分区中弹信号；
第一电压比较器CO、第二电压比较器Cl、第三电压比较器C2的输出作为信号处理 器2内部的单片机的输入信号。
第一电压比较器CO的一输入端VIN+接环层R的第r环，同时一输入端VIN+经第一 电阻Rtl连接5V电源；第一电压比较器CO的立波故意输入端VIN_接第一参考电压Vkefci ；
第二电压比较器Cl的一输入端VIN+和第三电压比较器C2 —输入端VIN+均与第二 参考电压端Vkef连接。第二电压比较器Cl的另一输入端VIN_接第一区层Sl的第i个分区， 同时经第二电阻Rl接地；
第三电压比较器C2的另一输入端VIN_接第二区层S2的第j个分区，同时经第三 电阻R2接地。
对于环层R，用于环信号采集的第一电压比较器CO共用第一参考电压Vkefci，两个区 层各分区的第二电压比较器Cl、第三电压比较器C2共用第二参考电压VKEF。在图5中，各 路电压比较器的输出作为单片机的输入信号。
当子弹穿过复层细分靶板1时，第一区层Sl的某个分区i (例如i = S12)与环层 R的某个环r (例如r = 8)首先导通并构成回路；同样，环r也将与第二区层S2的某个分 区j (例如i = S21)导通并构成回路。
当r，i，j三端均不导通时，Vr = 5V，Vi = Vj = 0V,电压比较器CO的输入端VIN+ > Veefo, CO输出为“1”，电压比较器Cl和电压比较器C2的输入均为VIN_ < Vkef，故Cl和C2 的输出均为“1”。
当r与i接通而r与j不通时，Vr = Vi, Vr < Veefo, Vi > Veef,故CO和Cl的输出均为“0”，而 Vj = OV, Vj < VKEF，C2 的输出为“1”;当 r 与 i 断开后，Vr = 5V，Vi = 0V，CO 和 Cl的输出变为为“ 1 ”。当r与j接通而r与i不通时，Vr = Vj, Vr < Veefo, Vj > Vkef，故CO 和C2的输出均为“0”，而/ = 0V, Vi < Veef, Cl的输出为“1”；
当r 与 i，j 同时接通时，Vr = Vi = Vj, Vr < Veefo, Vi > Veef, Vj > Veef,故 C0、C1、C2 的输出均为“0”。这样就得到r，i，j的不同接通情况与电压比较器CO、Cl、C2的输出关系 如表1。
表1 不同接通情况与电压比较器的输出
4、弹着点在射手指示器6上的指示
弹着点指示是向射手显示弹着点的环数和所在环的哪个区域。传统的射手指示器 往往是用数字显示环数，用几个指示灯大致指明弹着点的方位，缺乏可视性和直观性；即使 液晶显示也只是提高显示的精度而已。特别地，这种传统的指示方式只是显示本发子弹的 中弹结果，对射手的后续射击缺乏指导性和启发性。
本发明除了采用传统数字显示的射手指示器6，还在其液晶显示器上用不同灰度 等级的三个圆点在细分后的区域上显示最近三发子弹的弹着点，如图6是本发明基于灰度 等级的最近3发子弹弹着点区域指示示意图。这一独特的设计使射手能够直观地、清晰地 掌握最近三发子弹的射击情况，并据此对下一发子弹的射击做出判断。
上面描述是用于实现本发明的实施例，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本 发明的范围的任何修改或局部替换，均属于本发明权利要求
来限定的范围。
权利要求
一种复层细分自动报靶系统，其特征在于各路信号处理器用于采集各复层细分靶板上的子弹中靶信号，并将信号转换成隔离的总线信号；各路信号处理器通过总线连接至无线信号收发器，无线信号收发器接收各路信号处理器的总线信号，并将信号传至无线中继器；无线中继器采用基于总线的远程数据通讯方式，用于实现无线信号收发器和主控计算机之间的信号中继；主控计算机的收发器接收无线中继器发送的总线信号，并将总线信号转换成RS232信号，输入主控计算机；主控计算机通过总线与射手指示器连接，各射手指示器分别显示对应靶位的复层细分靶板上子弹中靶信息。
2.如权利要求
1所述报靶系统，其特征在于各路信号处理器和无线信号收发器之间采用两芯双绞屏蔽电缆连接，无线信号收发器 与主控计算机之间采用基于无线中继器的无线总线通讯，主控计算机和射手指示器之间采 用两芯双绞屏蔽电缆连接的无线总线通讯。
3.如权利要求
1所述报靶系统，其特征在于所述复层细分靶板包括第一板层、第一区层、第二板层、环层、第三板层、第二区层 (S2)、第四板层、第五板层相互压紧成型，由第一区层、环层和第二区层构成复层细分报靶 单元。
4.如权利要求
3所述报靶系统，其特征在于所述第一区层和第二区层各有八个沿圆周等分的分区，第一区层的八个分区和第二 区层的八个分区沿圆周错位布局将两个区层各自的八个分区互相等分，获得复层细分后的 十六个分区。
5.如权利要求
3所述报靶系统，其特征在于所述第一板层、第二板层、第三板层、第四板层的一面设计有等距离分布的导流槽，用 于疏导子弹穿过靶板时产生的强气流；且使相邻板层导流槽成纵横交错的布局。
6.如权利要求
3所述报靶系统，其特征在于所述环层、第一区层、第二区层用铝箔或铜箔分别按照胸环靶的靶环图案和复层细分 靶板的分区规则制作，分别贴在第三板层、第二板层、第四板层一面上。
7.如权利要求
3所述报靶系统，其特征在于将所述环层的各环、第一区层的八个分区、第二区层的八个分区的信号线分别连接到 信号处理器，用于将第一区层的某个分区i与环层的某个环r导通并构成回路，以及将第二 区层的某个分区j与环层R的某个环r导通并构成回路。
8.如权利要求
7所述报靶系统，其特征在于所述信号处理器的输入是利用各路电压比较器与环层、第一区层和第二区层连接，采 集环层、第一区层和第二区层中弹信号，各路电压比较器为第一电压比较器用于采集环层的第r环中弹信号，并与第一参考电压进行数据比较， 输出环层的第r环中弹信号；第二电压比较器和第三电压比较器分别用于采集第一区层的第i分区的中弹信号和第二区层的第j分区的中弹信号，并与第二参考电压进行数据比较，输出第一区层和第二 区层的分区中弹信号；第一电压比较器、第二电压比较器、第三电压比较器的输出作为信号处理器内部的单 片机的输入信号。
9.如权利要求
8所述报靶系统，其特征在于所述第一电压比较器的一输入端接环层的第r环，同时第一电压比较器的一输入端经 第一电阻连接电源；第一电压比较器的另一输入端接第一参考电压；第二电压比较器的一输入端和第三电压比较器一输入端均与第二参考电压端连接；第 二电压比较器的另一输入端接第一区层的第i个分区，同时经第二电阻接地；第三电压比较器的另一输入端接第二区层的第j个分区，同时经第三电阻接地； 对于环层，用于环信号采集的第一电压比较器共用第一参考电压，两个区层各分区的 第二电压比较器、第三电压比较器共用第二参考电压。
10.如权利要求
1所述报靶系统，其特征在于所述射手指示器采用基于不同灰度等级的三个圆点在细分后的区域上显示最近三发 子弹的弹着点。
专利摘要
本发明公开一种复层细分自动报靶系统，包括复层细分靶板、信号处理器、无线信号收发器、无线中继器、主控计算机和射手指示器。信号处理器采集复层细分靶板的子弹中靶信号，总线连接至无线信号收发器将各路信号发送给主控计算机，各个射手指示器显示子弹中靶信息。环层和两个区层的结构设计使区层细分，以提高报靶精度；子弹穿过靶板的分区信号和环信号两次被检测，以提高报靶的可靠性。本发明有为减轻气流冲击而设计的空气导流槽，并使各相邻板层的导流槽成纵横交错布局，以增强整个靶板结构的强度。射手指示器采用基于灰度等级的弹着点区域指示方式，射手能直观、清晰地掌握最近三发子弹的射击情况，并据此对下一发子弹的射击做出判断。
文档编号F41J5/04GKCN101149246SQ200610113242
公开日2010年10月6日 申请日期2006年9月20日
发明者台宪青, 李功燕, 王伟, 王艳军 申请人:中国科学院自动化研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (6), 非专利引用 (1),