自动射击报靶装置

2012年全国大学生电子设计竞赛

自动射击报靶装置（E题）

【LN08-01组】

2012年8月8日

摘要

本作品模仿炮台自动寻迹、发射、报靶而制作，以激光笔代替炮弹，以步进电机组成可自动/手动控制的炮台，以OV6620采集图像信息进行处理、反馈，以LCD动态显示着弹点位置，ISD4003进行语音报靶。主要研究工作如下：

1、对自动报靶系统的总体方案进行设计，包括软件设计和硬件设计两部分。构建了炮台自动打靶、报靶系统的硬件设计平台及其相应的控制程序。

2、研究了靶面图像获取及图像处理技术。分析研究了中值滤波、图像差影、等图像预处理的相关算法，对着弹点识别和环值判定方法、炮台自动调整及显示进行了详细的研究，采用图像差影技术有效提取着弹点并分别加以仿真实现。

关键词：图像获取图像处理自动打靶报靶

目录

1系统方案 (4)

1.1 核心控制电路模块的论证与选择 (4)

1.2 信号采集模块的论证与选择 (5)

1.3 电机驱动模块（炮台）的论证与选择............................................................................ (5)

1.4 报靶模块的论证与选择 (7)

2系统理论分析与计算 (8)

2.1 自动打靶报靶系统的分析 (8)

2.2 OV6620数字摄像头部分的计算 (8)

2.3 MSP430G2553控制电机算法 (9)

2.4 语音模块ISD4004控制算法 (9)

3电路与程序设计 (9)

3.1电路的设计 (9)

3.2程序的设计 (13)

4 测试方案与测试结果 (16)

4.1 LCD测试： (16)

4.2 步进电机测试： (17)

4.3 语音模块测试： (17)

4.4 图像传感器OV6620测试 (17)

附录1：系统总电路图.................................................................................. 错误！未定义书签。附录2：实物图.............................................................................................. 错误！未定义书签。附录3：源程序..................................................................................................................................

自动射击报靶装置（E题）

【LN08-01组】

1系统方案

本作品是一套价格低廉、性能稳定、具有图像采集处理、炮台自动寻靶、自动调靶射击和记录、显示结果的完整自动射击报靶的系统，主要由核心控制电路模块、信号采集模块、报靶模块、电机驱动（炮台）模块、系统电源模块、激光枪组成（如图1.1所示），每个模块又均包含相应的硬件电路及软件程序。本系统中若第一次激光笔未击中十环可继续自动调整打靶，同时可以通过自动/手动转换按钮完成自动/手动切换控制炮台寻、打靶。

图1.1：系统模拟简化图

1.1 核心控制电路模块的论证与选择

方案一：89C52

89C52是常用的单片机，我们对它非常熟悉。89C52单片机本身的电源电压是5V，有空闲和掉电两种低功耗方式在掉电状态下，在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。

但是80C52单片机是8位单片机，存在运行速度较慢，且不能在线编程等缺点。

方案二：MSP430G2553

MSP430G2553是最近刚接触的一款低功耗的十六位单片机。MSP430系列单片机是TI的一种16位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理器的全新机型。其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案。该系列单片机广泛应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。

由于MSP430G2553拥有相较于89C52单片机处理能力强、运算速度快（接25M晶振）、

超低功耗、片内资源丰富等优点。

因此我们选用方案二作为系统MCU。

1.2信号采集模块的论证与选择

方案一：利用光敏电阻采集电压信号

利用光敏电阻组成矩阵，每个光敏电阻串联一1K电阻，在两电阻中间引出一引脚接555芯片。当激光枪照射后光敏电阻阻值减小，555芯片输入端由低电平跳变为高电平在其输出端产生二进制脉冲经整形后送入MCU，从而实现信号的检测。

然而该方案存电路焊接困难、当激光打到两电阻之间时采集不到信号。尤其是当靶的面积大时这些缺点便更加突出。

方案二：摄像头采集图像信息

利用OV6620图像传感器获取靶的着弹点的图像信息，然后进行图像分析，通过分析计算出光源所在位置。该方案具有稳定性强，信息可靠性高等优点，同时克服了方案一中所存在的缺点，尤其是如本作品要求中胸环靶较大的情况下，这些优点便表现的更加突出。

综合比较以上两种方案，选择方案三。

1.3 电机驱动模块（炮台）的论证与选择

1.3.1 控制电机论证与选择

方案一：采用减速电机作为炮台的转动电机。

减速电机就是在普通的直流电机前边加了一个齿轮减速器。电机的启动停止正反转是通过电位器进而改变电机的输入电压而实现的。但其存在着定位不够准确的缺点。

方案二：采用步进电机作为炮台的转动电机。

步进电机是一种感应电机，是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度。相较于减速电机而言，应用步进电机进行炮台的转动电机具有操作更简单，对光靶的定位更精确的明显优点。

由于炮台的转动电机需要精确定位，因此为了让激光打在光靶上取得更高的精确度，我们采用方案二。

1.3.2 步进电机驱动模块论证与选择

方案一：中功率三极管直接搭建

在电机驱动要求不高的地方可以用三极管直接搭建一个驱动电路，使用三极管搭建的电机驱动电路具有电路简单的优点，但功率和性能一般。对输入信号要求较高，输出性能只能满足一般要求。

方案二：UCN5804B芯片

UCN5804B芯片适用于四相步进电机的单极性驱动，它最大能输出1.5A电流、3.5V电压。内部集成有驱动电路，上电自行复位，可以控制转向和输出使能。电路更简单，编程更简便。UCN5804B芯片驱动电路如图1所示。其中4、5、12、13脚为接地引脚，1、3、6、8脚为输出引脚，电动机各相的接线如图1.3.11所示，14脚是控制电机的转向，其中低电平为正转，高电平为反转，11脚是步进脉冲的输入端，9、10脚决定工作方式：00为双四拍、01为八拍、10为单四拍、11为禁止。

但其存在UCN5804B芯片市场需求不高，而且其驱动电压需要28V，不易获得等缺点。

图1.3.11 UCN5804B芯片驱动电路

方案三：ULN2003A芯片

ULN2003A是高耐压、大电流、内部由七个硅NPN 达林顿管组成的驱动芯片。ULN2003A 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003A工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。ULN2003A的输出结构是集电极开路的，所以要在输出端接一个上拉电阻，在输入低电平的时候输出才是高电平。在驱动负载的时候，电流是由电源通过负载灌入ULN2003A的。图1.3.12为ULN2003A芯片的引脚图。

图1.3.12 ULN2003A引脚图

ULN2003A芯片适用于四相步进电机的单极性驱动，而且单片机控制简单，能实现较容易，器件常用，电源只需+5V，功能实现可行性较好。ULN2003A芯片驱动电机的原理图如图1.3.13所示。

图1.3.13 ULN2003A芯片驱动电机原理图

综合比较上述三种方案，ULN2003A芯片更常用，而且电源只需+5V，故选择方案二，四相步进电机的驱动芯片采用ULN2003A。

1.4 报靶模块的论证与选择

本模块由显示报靶与语音报靶两部分组成。其中语音芯片选择了ISD4003，该芯片可反复录音超过十万次，可在断电情况下百年不丢失，且能够非常真实、自然地再现语音、音乐，音调和效果声

对于显示报靶部分则具有以下两个可行方案：

方案一：数码管显示

利用数码管显示具有电路连接简单、编程控制简单等优点。但是在本系统中只能显示弹着点的环数，存在着不能显示方位等缺点。

方案二：QC12864B液晶屏显示

QC12864B为汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形通过8 位并口或串行于

MUC相连接，并配备LED背光。在该系统中不仅能动态显示环数，且可显示出着弹点的方位信息，并可模拟胸环靶图形模拟显示方位、环数。

考虑到本系统对报靶显示部分的要求较高，因此选择方案二

2系统理论分析与计算

2.1 自动打靶报靶系统的分析

2.1.1 OV6620数字摄像头部分

由于OV6620数字摄像头的像素同步信号比MSP430G2452的指令周期要小很多，用MSP430G2452很难捕捉到其像素信息，故需在二者之间加一个数据存储器作为数据存储和缓冲。单片机从数据存储器的像素信息矩阵表中逐行的读出信息，与事先采集到的红色像素信息进行比较（红色像素信息值为一数据区间，以保证能准确的获取红色像素信息），如果读出值代表红色信息，则输出对应的行和列，通过串口通信发回控制台。

该方案不需存储大量的图像数据，而是以数据流的形式进行处理，有效地节省了存储空间，提高了运算速度，并且算法简单，易于实现。

2.1.2步进电机部分

MSP430G2553收到到反馈回的行和列的信号后，通过程序计算、处理去控制电机的转动方向和转动步数参量，使激光光斑能够自动寻靶。

2.1.3 报靶模块

MSP430G2553行、列信息处理后，通过程序计算，控制LCD和语音部分，显示光斑的位置信息及ISD4004电路的语音报靶。

2.2 OV6620数字摄像头部分的计算

2.2.1 图像采集行列数目计算

根据本题目要求胸环靶直径为60cm，激光枪在把靶环上光斑小于5mm。以5mm计算，若要采取隔行扫描方式且不丢失激光枪在胸环靶上的光标信息，则所需采样行、列数均需120以上。本作品中采样间隔为4ｍｍ，则选取行和列的数目均为600/4=150，即所得图像分辨率为150*150。如果是16位色则一副图像的原始数据为150*150*16=360000bits。用ＹＵＶ422格式输出，每个像素16bits=2BIT，也就是每幅图像是150*150*2=45KB。

2.2.2 MSP430G2452处理图像数据

MSP430从外部缓冲数据存储器中提取图像数据，进行数据的比较和提取。以事先获得代表红色的像素的YUV范围值作为比较基准，可通过调试确定这个范围内代表红色光斑的YUV值。所比较YUV值落在该范围内，则提取该值所在行、列信息。这样逐行对图像数据矩阵中的数值进行比较。MSP430G2452只从外部存储器中提取数据，比较完之后不需存储图像数据，只提取有效的行、列信息，即光斑坐标。若不同的行和列都满足这个范围的YUV值，则说明该光斑较大，覆盖了相邻的行和列。得到光斑的坐标值后将其送往串口发送给控制台。

2.3 MSP430G2553控制电机算法

步进电机有正转和反转步码数组，通过返回的坐标值控制电机的正、反转。在特定的距离（如三米）设置电机转动的延时函数，激光枪的光斑在直经为60cm的把盘上从左到右、从上到下移动为直径长度距离时相应电机转动角度所走的步数刚好为150步。与采样点所对应的行、列数相对应，则可以用反馈回的坐标控制电机转动，返回值的大小，即为电机转动的步数，且转动一步即为相应的一行或一列。而电机的转动有两个状态，正转和反转。所以两个电机就有四个状态，设X为正转，Y为反转，两个电机的联动有四种状态，即（X1，X2），（X1,Y2），（Y1,X2），（Y1，Y2）。这四种转动状态可以控制激光笔打在把盘上的坐标。

返回的坐标值只有一组，设为(N,M),现在来解决（N,M）与（X,Y）映射关系。把坐标原点放在原坐标系点（75,75）位置，即靶心位置。

（1）当N>75并且M>75有（N-75,M-75）=（X1，X2）

（2）当N>75并且M<75,有（N-75,75-M）=（X1，Y2）

（3）当N<75并且M<75有（75-N,75-M）=（Y1，Y2）

（4）当N<75并且M>75有（75-N,M-75）=（Y1，X2）

注：（X,Y）为电机的转动步数，（N,M）为摄像返回的行列值。若想控制打靶上指定位，则可输入相应点的电机步码值（X,Y）。打靶后控制电机反转则可返回靶心。

2.4 语音模块ISD4004控制算法

设Z为把盘环数，当得到（X,Y）的值时可用公式=+得到Z的值。

（1）若0

（2）若5<=Z<10, 播报9环

（3）若10<=Z<15，播报8环

（4）若15<=Z<20，播报7环

（5）若20<=Z<25，播报6环

（6）若25<=Z<30，播报5环

3电路与程序设计

3.1电路的设计

3.1.1系统总体框图

系统总体框图如图3.1.1所示，本系统外接9V直流干电池为系统供电，通过电压转换芯片为系统提供3.3V电压。单片机获取OV6620采集到的图像信息处理后按照一定的算法控制步进电机的转动已完成炮台的自动寻靶、打靶及LCD、ISO4003的图像、语音动态报靶。

图3.1.1 系统总体框图

3.1.2 炮台模块子系统框图与电路原理图

1）炮台子系统框图

该模块有两个步进电机及一个激光枪构成，用程序控制两个电机的转动以及激光枪发射。其中电机1用于控制炮台激光枪左右移动，电机2用于控制电机上下移动（图见附录1：实物图）。当单片机通电后进入炮台模块程序后先通过计算此时激光枪射击所在点，先控制电机1转动以带动激光笔移动适当距离后停止，电机2开始转动，当到达计算所得靶心位置时电机2停止转动，此时激光枪发射，开始打靶。

炮台模块子系统框图

图3.1.21 炮台模块子系统框图

2）炮台模块系统电路

图3.1.22 炮台模块子系统电路

3.1.3 报靶子系统框图与电路原理图

1）LCD显示部分

该部分采用QC12864B及其相关电路组成。当图像传感器将投射到胸环靶上的着弹点采集出来后，经单片器处理、分析，得到着弹点的环数及所处方位信息。然后经程序预先设定的LCD地址动态显示环数及方位。其中环数包括：10、9、8、7、6、5、脱靶；方位信息包括模拟靶环上显示的图像信息

1.1) LCD显示部分子

图3.1.311 LCD显示子系统框图

1.2) LCD显示子子系统电路

图3.1.312 LCD显示子系统电路

2）语音报靶部分

语音报靶部分采用ISD4004芯片，当OV6620图像传感器采集的图像信息经处理后提取出着弹点所在的环数，经程序调出ISD4003芯片中相应的语音信息进行播放，则实现了对所打中环数的语音报靶功能。

2.1)语音报靶部分子系统框图

图3.1.321 语音报靶框图

2.2)语音报靶部分子系统电路

图3.1.322 语音报靶电路图

3.1.4电源

电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。为整个系统提供3.3V及5V电压，确保电路的正常稳定工作。本部分采用9V蓄电池通过LM7809和LM11173.3转换成电路所需要的

电源电压。

图3.1.4 系统电源电路

3.2程序的设计（程序见附录三）

3.2.1程序功能描述与设计思路

1）程序功能描述

本系统实现的功能为：当系统上电后，对激光枪进行校准，然后选择打靶模式，默认

为手动模式，按下模式转化键可转换为自动模式。

a、手动模式

在该模式下，可通过键盘3、键盘4可片选电机1、电机2的工作，按键1可控制电机的转动，按键2实现两个电机的停止。例如先按动按键3再按动按键1则可实现对电机1的控制（即炮台水平调整）。通过键盘控制可实现设置激光束在靶纸上上下、左右调整，即可通过键盘控制激光枪的弹着点。

b自动模式

在该模式下激光枪可在15秒内将激光束光斑从胸环靶上的指定位置迅速瞄准并击中

靶心，并可实现自动控制激光枪瞄准击中胸环靶上指定的任意位置。

2）程序设计思路

主程序：A、激光笔校准，计算位置——B、步进电机1转动，炮台水平调整瞄准——C、步进电机1停止，步进电机2转动，炮台垂直调整瞄准——D、步进电机2停止，激光笔打靶——E、图像传感器采集图像信息送入单片机——F、计算靶环数及位置——G、判断是否十环——H、送入LCD显示及ISD4003报靶——Ia、是，停止打靶；Ib、否，进入A步，循环执行

3.2.2程序流程图

1）主程序流程图

当系统上电后，单片机进行初始化，先进行按键检测，若按键选择为手动模式则按照手动程序由队员按键控制打靶；若选择为发挥部分的自动模式，则按照运行发挥部分的程序自动寻、打靶。当检测到打靶后若选择为手动模式则停下打靶，若在自动模式下则比较是否击中十环，若击中则停止打靶，否则继续打靶，同时伴有LCD及语音模块的动态显示、报靶。自动模式下程序开始时有定时器，当计时器打到15秒时停止打靶。

开始初始化

有键按下？

电机1转动，激光枪左右

调整

电机2转动，激光枪上下

调整

电机停止，激光枪打靶计算路径

击中10

环？

结束手动控制电机，调整激光枪瞄准

打靶

是是否

否

图1.1 总体流程图

2）定时器中断子程序流程图

定时器中断程序用于对系统运行时间的计时以及定时工作不能超过15S，当时间超过15S时动停止运行。

开启中断

是否到15

秒

结束

否

停止打靶，显示报警

是

图3.2.22 定时器中断子程序流程图 3）OV6620中断采样子程序流程图

图3.2.23 OV6620中断采样程序流程图

4 测试方案与测试结果

1 LCD 测试：

在串口模式下，编写C 程序让其显示10、9、成功等字符。把程序下载到单片机后，

在连接片选端、数据段、SCLK及+5V电源，LCD成功的显示了预设的字符，说明LCD模块运行正常，无故障。

2 步进电机测试：

电机1和电机2分别有四个开关来控制，按键1控制电机的正反转，电机2控制电机的启停，按键3、4分别是电机1、2的片选开关。接通电路，电机开始正向转动，按下按键1两电机反转；当按下按键3时，电机1停住工作，电机2正常转动；松开按键3，同时按下按键4，电机2停止，电机1开始转动。当按下按键2时，连电机停转，松开后开始工作。

3 语音模块测试：

此设计采用ISD4004语音模块，并成功焊接了其电路，经检验没出现短路、断路等故障。在此芯片中录入了7段语音，分别是10环、9环、8环、7环、6环、脱靶、总环数。在靶环信息传到单片机时，通过程序控制在扬声器里播放出来。

4 图像传感器OV6620测试

使用示波器观察OV6620的引脚输出波形。VTO引脚输出复杂的模拟信号，Y1~Y7输出尖脉冲的数字信号。

参考文献：

童诗白，华成英.模拟电子技术基础.第四版.北京：高等教育出版社，2006-5

闫石.数字电子技术基础.第五版.北京：高等教育出版社，2006-5

胡大可.MSP430系列FLASH型超低功耗16位单片机.第一版.北京：航空航天大学出版社，2008-7-1 胡大可.MSP430系列单片机C程序语言设计与开发.第一版.北京：航空航天大学出版社，2003-1-1 魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例.第一版。北京：航空航天大学出版，2002-11-1

附录1：系统总电路图

附图2：系统总电路原理图

附录2：实物图

1）炮台模块实物图：

2）报靶及电源模块实物图：

3）图像采集及串口通信模块实物图：

基于单片机控制的自动报靶系统设计毕业设计

基于单片机控制的自动报靶系统设计 1 引言 1.1 课题研究背景及发展方向 在军队射击训练和各种体育射击比赛中，示靶、检靶、报靶和成绩的记录统计，是训练和比赛过程中的主要保障工作。目前，这些保障工作大部分还是依靠人工来完成的。人工报靶有着工作量大、效率低、安全性差的特点。想要提高射击比赛或训练中报靶的效率，最主要是要解决自动报靶的问题[1]。因此，设计制作并采用安全有效的自动报靶系统具有重要的现实意义也是迫切的现实需求。 当今较为先进的报靶系统包括光电坐标靶、图像处理坐标靶、CCD线阵靶、声电坐标靶、光纤编码坐标靶刚、双电极短路坐标靶等[2][3]。但以上这些方法也存在着各自的不足：有的技术过于复杂、有的不能用于野外实弹射击报靶、有的成本过高、有的着弹实报率较低、不适用于连发射击训练等缺点。 目前应用较多的还有红外光电定位测试、基于图像处理模板匹配法、基于声电坐标定位法、基于光纤编码定位法、广义Hough变换法(基于图像处理)、面阵CCD精度靶等报靶系统，都是较有效的测试方法[3]。近年来发展起来一种新型智能自动报靶系统，与传统的实弹射击准备工序繁琐且隐藏着极大的安全隐患比较，利用这种报靶系统开展的训练将会更安全高效。这一智能自动报靶系统由主机、从机、靶面传感器三部分构成。具有可对射击过程全程监控，并作数据处理、自动统计以及查询成绩等功能，还可对射手存在的问题作出分析，极大地提高了训练效率[4]。可以预见，这种新型智能自动报靶系统将会在不远的将来取代传统自动报靶系统并向更加智能化、自动化、数字化方向发展，它将可能成为未来研制报靶系统的新趋势。 1.2 基于激光坐标定位法实现的自动报靶系统简介 激光坐标定位法在一些资料中也称为光电坐标定位法，光电靶是由X、Y两个方向上的激光网络构成，如图l 所示。

自动报靶方法与设备

自动报靶方法与设备 一、背景：目前, 在部队射击训练、考核和比赛中, 示靶、检靶和成绩记录主要依靠人工完成, 这样不但效率低、可靠性差, 而且存在安全隐患【1】。因而在很大程度上影响报靶的结果，不仅判靶效率低，而且不利于射击者准确地了解自己的成绩，不利于打靶水平的提高。射击精度是衡量枪械类轻武器性能的一个重要指标，因此，对自动报靶方法与系统的研究具有非常重大的意义。 二、自动报靶的分类： 为适应科技强军的需要，国内有许多单位对自动报靶系统进行研究，相继开发出多类射击自动报靶系统。 根据自动报靶的技术实现原理，可分为电极埋入方式、光电传感方式、图象处理方式和声电定位方式四种方式。 另外，市售的自动报靶系统根据检测手段可分为：金属片(或其他导电体)连通检测和图像识别两种方式。 1、电极埋入式自动报靶系统 1.1电极埋入式自动报靶系统的工作原理 工作原理：是在特制靶体的生产过程中，利用特殊的工艺，将一个由电极组成的二维网格埋入靶体的夹层里面。当在垂直和水平方向上，每两根电极之间的间隔小于弹丸直径时，每次弹丸击穿靶体都会切断至少两根的电极。通过测量不同编号的电极间电阻值变化就能确定弹丸击中靶体的位置，进而形成弹点坐标，判定环数。 1.2电极埋入式自动报靶系统的优缺点：①优点:响应速度快;报靶精

度高。②缺点：这种判靶方式是一次性的，每次射击后靶体即告报废。因此，电极埋入式报靶系统成本过高。 2、光电传感方式自动报靶系统 2.1光电传感方式自动报靶系统的工作原理：是在光电传感式自动报靶系统中，在靶体的四周以垂直方向和水平方向对应安装两套高灵敏度的光电收发装置(如发光二极管和感光二极管)。这两组排列密集的发光器件所发出的光线将靶划分为矩阵式的网格状。每个小网格对应着靶上的一个方形区域。每一组垂直方向和水平方向光电器件编号的组合，就是靶上对应点的坐标。在每组相邻的光电器件间距小于弹丸直径的情况下，每次弹丸通过靶体的瞬间，都会在垂直方向和水平方向上切断至少两根的光线，光线的明暗变化又使感光器件的电气参数(如输出电平)发生变化。这样，就可以通过单片机等可编程设备来收集这些感光器件的编号，形成弹着点坐标，然后再通过查表等方式获取弹着点的环数。 2.2光电传感方式自动报靶系统的优缺点：①优点:响应速度快，报靶精度高；②缺点：制造和维护成本高，并且只适用于轻武器射击。 2.3使用时应该注意事项：①是在射击开始前要校准光电传感装置和实际靶体相互对应的基准点。②是要防止枪弹对光电传感装置的物理损害。 2.4光电传感方式自动报靶系统 光电传感方式自动报靶系统采用的是光电定位的技术，该系统以由发光装置构成的光电靶作为检测弹着点的装置, 以单片机为核心

自动报靶系统的设计

目录 摘要 ................................................................ I 关键字 ............................................................... I Abstract ............................................................. I Key word ............................................................. I 1引言. (1) 自动报靶在国内的研究 (1) 基于图像处理技术自动报靶系统 (1) 研究的意义 (2) 2传感器物理特性分析 (2) 3 交汇测量原理简介 (3) 4 数据储存 (4) CCD信号的处理和检取 (4) S/H和ADC选择 (4) 信息压缩与储存 (5) 地址发生器 (6) 子弹成像点的确定 (7)

交汇角的计算 (7) 5 数据处理 (7) 6 总结与展望 (8) 总结 (8) 展望 (8) 参考文献 (9) 致谢 (10)

自动报靶系统的设计 摘要 针对于军事射击的项目特点，起于数字图像的处理、识别技术，给出了自动报靶系统的设计方案和实现的算法。这个系统通过了对图像采集、图像处理、弹孔提取和环值判定，去实现自动报靶、数据管理（包括统计、记录、分析）等功能。 关键字 图像处理；系统设计；图像采集；自动报靶 Design of automatic target scoring system Abstract According to the characteristic of the military rifler,a scheme of automatic target-scoring system is presented in this paper,based on digital image processing and recognition system can realize the function of automatic target-scoring and date management(statistics,record,analysis)etc,by image gathering,image process,and bullet-spot’s recognition and scoring. Key word Automatic Target-scoring;Image Process;System Design

数电课程设计 射击自动报靶器

题目：射击自动报靶器班级：

目录 一、设计任务要求—————————1 二、方案设计与论证————————2 三、各单元电路设计与分析—————3 四、总体电路原理图及元器件清单——6 五、电路仿真及仿真结果分析————9 六、作品照片———————————9 七、结论与心得体会————————10

射击自动报靶器 一、设计任务与要求 1,用11个开关信号模拟环数取样信号,分别表示 (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10环,其中0表示没射中,每次射击完毕后立刻显示环数2,每个人可以射击5次,5次后射击次数自动清零,表示此人不能再射击3,自动统计累计环数并显示。 二,方案设计与论证 从设计要求可以看出是要设计出一个能够实现自动显示射击次数,单次射击环数,中靶次数以及中靶总次数的自动报靶器。由其功能可以看出在此设计中要用到编码器,计数器,加法器,寄存器,译码器,门电路以及一些基础元件来设计出相对应的功能。 1 设计方案 (1)电路原理框图

（2）设计思路 1开关信号模拟环数取样信号 选用十一个开关,分别代表打靶成绩:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10环,其中10环用一个显示,每次只有一个开关从高电平变到低电平。 2编码电路 选用74ls148优先编码器,将两个编码器,非门和与非门连接成16--4线优先编码器,对十一个摸拟信号进行编码。

3计数器电路 计数器电路分为射击次数计数和中靶次数计数两部分。两部分都选用74 ls160计数器,射击次数部分用反馈置零法接成5进制计数器,并用十一个开关模拟信号用组合逻辑电路连接成CP脉冲,当第五次射击完成立即清零。中靶次数部分则以优先编码器的四个输出通过组合逻辑电路连接成CP脉冲。 4显示电路 选用七段显示译码器对单次靶数,射击次数、中靶次数、中靶总次数进行显示。 5复位清零电路 通过一个接电源的开关连接在对中靶次数进行计数的74 ls160的CLR的端和两个寄存器的CLR的端,对中靶次数和总次数进行手动复位清零。 三、单元电路设计与参数计算 1、开关模拟环数取样信号电路单元设计

一种远距离自动报靶方法和装置讲解

说明书摘要 一种轻武器射击自动报靶的方法和装置，所述的方法包括：图像采集，弹孔识别，成绩判别，结果输出。在弹孔识别步骤，本发明设计了快速的局部图像曲面特性分析方法，能够有效的去除复杂环境下图像变化检测结果中的大量噪声，并通过进一步时域分析的方法确认最终弹孔；在结果输出步骤，提供真实靶显示和模拟靶显示两种途径，通过模拟靶技术，可以在提高用户体验的同时，有效的节省成本。所述的装置包括：多个长焦镜头和CCD摄像机，图像处理工控机，用于控制和显示的触摸屏。本发明对于环境具有良好的适应性，即使在比较恶劣的天气，比如大风，有雾，低照度等情况下，仍具有良好的性能。

权利要求书 1，一种轻武器射击自动报靶的方法和装置，其特征在于包括如下步骤：步骤S1：用户通过触摸屏选择靶车位置，装置控制靶车到达指定距离，同时选择对应距离的长焦镜头和CCD摄像机将采集到的靶面图像通过采集卡传输的图像处理工控机。 步骤S2：融合图像变化检测，图像局部曲面特征分析以及时域分析三种方法进行弹孔检测。 步骤S21：首先通过一个三点算法对靶面倾斜以及抖动情况进行计算，将输入图像进行校正和对准。通过将当前输入图像与在线更新的靶面历史图像进行比较，获取发生变化的部分。 步骤S22：通过对图像的局部曲面特征进行分析，将图像分割为弹孔区域和非弹孔区域。 步骤S23：利用时域信息对初步检测到的弹孔进行验证，增加弹孔检测的准确性。 步骤S3：通过提取的环线信息，弹孔位置和尺寸计算射击成绩，成绩包括环数和方位。 步骤S4：将自动报靶结果实时显示到界面上，同时进行语音报靶。并提供成绩打印功能。 2，根据权利要求1所述的轻武器射击自动报靶装置，其特征在于包括长焦镜头(P1)，CCD摄像机(P2)，图像处理工控机(P3)，用于显示和控制的触摸屏(P4)，摄像机支架(P5)，靶道(P6)，靶车(P7)，靶纸(P8)。3，根据权利要求1所述的轻武器射击自动报靶的方法和装置，其特征在于使用多个长焦镜头和CCD摄像机采集不同距离的靶面图像，通过CCD面积，靶车距离，靶面面积计算出所需要的镜头的焦距，保证靶面采集到的图像具有很好的清晰度，又保证靶面在视野中有足够的面积。 4，根据权利要求1所述的轻武器射击自动报靶的方法和装置，其特征

自动射击报靶装置

2012年全国大学生电子设计竞赛 自动射击报靶装置（E题） 【LN08-01组】 2012年8月8日

摘要 本作品模仿炮台自动寻迹、发射、报靶而制作，以激光笔代替炮弹，以步进电机组成可自动/手动控制的炮台，以OV6620采集图像信息进行处理、反馈，以LCD动态显示着弹点位置，ISD4003进行语音报靶。主要研究工作如下： 1、对自动报靶系统的总体方案进行设计，包括软件设计和硬件设计两部分。构建了炮台自动打靶、报靶系统的硬件设计平台及其相应的控制程序。 2、研究了靶面图像获取及图像处理技术。分析研究了中值滤波、图像差影、等图像预处理的相关算法，对着弹点识别和环值判定方法、炮台自动调整及显示进行了详细的研究，采用图像差影技术有效提取着弹点并分别加以仿真实现。 关键词：图像获取图像处理自动打靶报靶

目录 1系统方案 (4) 1.1 核心控制电路模块的论证与选择 (4) 1.2 信号采集模块的论证与选择 (5) 1.3 电机驱动模块（炮台）的论证与选择............................................................................ (5) 1.4 报靶模块的论证与选择 (7) 2系统理论分析与计算 (8) 2.1 自动打靶报靶系统的分析 (8) 2.2 OV6620数字摄像头部分的计算 (8) 2.3 MSP430G2553控制电机算法 (9) 2.4 语音模块ISD4004控制算法 (9) 3电路与程序设计 (9) 3.1电路的设计 (9) 3.2程序的设计 (13) 4 测试方案与测试结果 (16) 4.1 LCD测试： (16) 4.2 步进电机测试： (17) 4.3 语音模块测试： (17) 4.4 图像传感器OV6620测试 (17) 附录1：系统总电路图.................................................................................. 错误！未定义书签。附录2：实物图.............................................................................................. 错误！未定义书签。附录3：源程序..................................................................................................................................

激光自动报靶系统讲解

激光自动报靶系统 激光自动报靶系统 类别：激光器件 本电路图所用到的元器件：UM3758-108A NDR315 4072 UM3758-R2 89C51 在练习者的枪上安装激光发射器，同时对靶面进行改造，其上布满光敏 二极管构成的点矩阵，以使发出的激光射到靶面的光敏管上，经光电转换电路 变为电信号，并由无线发射电路发送出去。在接收端的无线接收电路收到信号后，根据信号对应的二进制数值换算成射手的成绩并显示出来。工作原理具体电路如下： (1)光电转换电路 600) {i=this.width; j=this.height; this.width=600; this.height=j/i*600;}" border=0 将运算放大器用作比较器，只要有激光照到光敏管上，光敏管电阻变小，运放V-电位低于V+电位，故输出端为高电平。对于50cm×50cm的胸环靶，为保证激光光斑射到靶上，并落到一光敏管上，应根据光斑大小布置两光敏管的距离，同时考虑报靶的精度小 于光敏管的密度，可将多个光敏管作为一个报靶信号点。VD01、VD02两光敏管 对应实际靶上的不同点，不管激光射到VD1或VD2，输出端均为高电平。但作 为显示成绩它们是同一信号点。 (2)发射电路 600) {i=this.width; j=this.height; this.width=600; this.height=j/i*600;}" border=0 该电路的核心芯片为UM3758-108A，它是一块收发两用单片编解码集成芯片，引脚T／ R接高电平为编码发送，接低电平为接收译码。选用它是因为恰好有8位数据线，可一次完成编码传送。数据经UM3758并一串转换后再由无线发射模块 NDR315发射出去。为降低功耗，当未发射激光或未打中靶时，无线发射模块无 电不工作；故将编码后的4行(或列)信号送人一4输入或门，只要击中靶面， 行或列均至少有一位为高电平(第一行，第一列不设光敏管)，或门的输出端就 为高电平，使三极管9014饱和导通，无线发射模块得电工作。 (3)接收电路600) {i=this.width; j=this.height; this.width=600; this.height=j/i*600;}" border=0 CIS-ROIA为无线接收模块，UM3758-108A 的T／R为低电平，工作于接收模式，将CJS-RO1A收到的串行数据译码还原为 8位并行数据，送入单片机处理，由单片机转化成显示数据送出去显示。function resizeImage(evt,obj){ newX=evt.x; newY=evt.y; obj.width=newX; obj.height=newY; }

一种远距离自动报靶方法和装置修订稿

一种远距离自动报靶方 法和装置 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

说明书摘要 一种轻武器射击自动报靶的方法和装置，所述的方法包括：图像采集，弹孔识别，成绩判别，结果输出。在弹孔识别步骤，本发明设计了快速的局部图像曲面特性分析方法，能够有效的去除复杂环境下图像变化检测结果中的大量噪声，并通过进一步时域分析的方法确认最终弹孔；在结果输出步骤，提供真实靶显示和模拟靶显示两种途径，通过模拟靶技术，可以在提高用户体验的同时，有效的节省成本。所述的装置包括：多个长焦镜头和CCD摄像机，图像处理工控机，用于控制和显示的触摸屏。本发明对于环境具有良好的适应性，即使在比较恶劣的天气，比如大风，有雾，低照度等情况下，仍具有良好的性能。

权利要求书 1，一种轻武器射击自动报靶的方法和装置，其特征在于包括如下步骤： 步骤S1：用户通过触摸屏选择靶车位置，装置控制靶车到达指定距离，同时选择对应距离的长焦镜头和CCD摄像机将采集到的靶面图像通过采集卡传输的图像处理工控机。 步骤S2：融合图像变化检测，图像局部曲面特征分析以及时域分析三种方法进行弹孔检测。 步骤S21：首先通过一个三点算法对靶面倾斜以及抖动情况进行计算，将输入图像进行校正和对准。通过将当前输入图像与在线更新的靶面历史图像进行比较，获取发生变化的部分。 步骤S22：通过对图像的局部曲面特征进行分析，将图像分割为弹孔区域和非弹孔区域。 步骤S23：利用时域信息对初步检测到的弹孔进行验证，增加弹孔检测的准确性。 步骤S3：通过提取的环线信息，弹孔位置和尺寸计算射击成绩，成绩包括环数和方位。 步骤S4：将自动报靶结果实时显示到界面上，同时进行语音报靶。并提供成绩打印功能。 2，根据权利要求1所述的轻武器射击自动报靶装置，其特征在于包括长焦镜头(P1)，CCD摄像机(P2)，图像处理工控机(P3)，用于显示和控制的触摸屏(P4)，摄像机支架(P5)，靶道(P6)，靶车(P7)，靶纸(P8)。3，根据权利要求1所述的轻武器射击自动报靶的方法和装置，其特征在于使用多个长焦镜头和CCD摄像机采集不同距离的靶面图像，通过CCD面积，靶车距离，靶面面积计算出所需要的镜头的焦距，保证靶面采集到的图像具有很好的清晰度，又保证靶面在视野中有足够的面积。

激光枪自动射击打靶装置

激光枪自动射击打靶装置 摘要：系统以MSP430和STM32为控制核心。MSP430控制两个步进电机42BYGHM604在不同的两个坐标轴上转动以带动激光枪左右和上下移动，从而准确实现激光枪的瞄准和打靶。STM32对摄像头模块OV7670传输的图像信息进行采集、分析处理，然后在彩屏显示器ILI9325LCD上显示胸环靶的相应图形，并闪烁显示弹着点；另外，STM32通过无线通信模块nRf24L01将信息发送至单片机MSP430，单片机进行分析、处理并在12864点阵液晶显示模块上显示弹着点环数及方位信息，同时由语音模块WTV020对环数进行播报。经调试，该系统较好的实现了基础部分要求的各项功能及发挥部分要求的第一项功能，基本完成了发挥部分要求的第二项、第三项功能。另外系统采用语音播报弹着点环数，清晰明了，具有一定的创新性。 关键词：MSP430 STM32 步进电机摄像头彩屏显示器液晶显示器

1 系统方案论证 1.1激光枪自动控制方案论证 方案一：舵机带动激光笔瞄准。 利用两个舵机，在一个舵机的轴上固定另一个舵机，采用PWM波直接调节两个舵机的偏移角度，从而实现双轴瞄准。但是，对于测控系统而言，5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动，因此要达到精度要求有一定难度。 方案二：直流电机带动激光笔瞄准 利用两个直流电机，采用全桥PWM控制直流电机正、反转，从而达到动态瞄准。但该方案有许多不足之处，直流电机不易受单片机控制，旋转角度无法由程序有效控制且精度不高，对于固定角度旋转比较困难。 方案三：步进电机带动激光笔瞄准 给步进电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域采用步进电机控制变的非常的简单，且定位精确，稳定，可靠。采用双桥电机驱动芯片L298N可实现瞄准机构旋转角度的精确控制。 经试验比较，我们采用第三种方案。 1.2 控制方案论证 根据控制对象的特点，比较PID控制、模糊控制和模糊PID控制这三种控制策略发现，常规PID(比例，积分，微分)控制具有简单、稳定性好、可靠性高的特点，但是，常规的PID控制存在一些问题。首先，常规PID控制器不能在线整定参数；并且，常规PID控制器对于非线性、时变的系统和模型不清楚的系统就不能很好的控制，其PID参数不是整定困难就是根本无法整定，因此不能得到预期的控制效果。简单模糊控制由于不具有积分环节，因而在模糊控制的系统中又很难消除稳态误差，而且在变量分级不够多的情况下，常常在平衡点附近会有小的振荡现象。但模糊控制器对复杂的和模型不清楚的系统都能进行简单而有效的控制，所以如果把两者结合起来，就可以构成兼有着两者优点的模糊PID(Fuzzy-PID)控制器。所以，针对被控对象的特性我们选择利用模糊控制方式来给PID 控制器在线自整定(或自校正，自调整)PID参数，组成模糊自整定(或自调整)参数PID控制器的控制策略。 1.3 系统总体方案 基于以上方案的比较选择，系统总体设计框图如图1所示。

激光枪自动射击报靶装置

[1] 沈建华等著， MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践[M]，北京：北京航空航社，2010 [2] 华成英, 童诗白著，模拟电子技术[M]，北京：高等教育出版社，2006年 [3] 阎石著，数字电子技术基础[M]，北京：高等教育出版社，1997年 [4] 沈建华等. MSP430系列16位超低功耗单片机实践.清华大学出版社，2005.4 [5] 刘刚，彭荣群著. Protel DXP 2004 SP2原理图与PCB设计[M]. 北京：电子工业出版社2007 [6] 鹿玉红，戴彦，江培蕾. 基于PROTEUS的DS18B20数字温度计的仿真实现[J]. 福建电脑，2010，(1)：117-118. 2012年TI杯四川省电子设计竞赛 激光枪自动射击报靶装置（E题） 【本科组】 时间：8.5－8.7 编号：XS-13-本-E

摘要：本设计采用MSP430F169单片机和MSP430G2553单片机作为控制核心，系统主要包括电源模块、步进电机驱动模块、摄像头采集模块、激光发射模块、LCD12864报靶装置和按键控制模块显示装置电路。主要控制整个系统实现了按键控制及自动定位打靶，从任意位置迅速击中靶心，并使用摄像头采集打靶数据，通过单片机以处理后，用LCD12864显示打靶环数，图像和方位。通过实验表明：该系统达到了设计的各项要求。 关键词：MSP430F169单片机；MSP430G2553单片机；步进电机电机；OV6620FIFO摄像头；激光头；独立按键键盘；LCD12864 1.系统方案设计，比较与论证 根据题目基本要求，设计任务完成按键控制打靶，自动定位打靶，摄像头对打靶情况采集，并用单片机处理后，在LCD12864液晶显示屏上显示打靶结果。为完成相应功能，，系统由MSP430G2553单片机，电源模块，电机驱动模块，激光头打靶模块，摄像头模块及LCD12864显示模块构成，系统方案如图1所示 MSP430f169单片机最小系统电机驱动模块激光头模块 电源模块 按键控制模块 LCD12864模块 摄像头模块 MSP430g2553单片机最小系统

可视化打靶系统

CY-DB型可视化打靶成绩采集系统 产品说明书 杭州晨鹰科技有限公司

目录 背景 (3) 原理..................................... 错误!未定义书签。系统功能. (3) 系统组成 (4) 安装说明 (5) 软件介绍................................. 错误!未定义书签。系统特点................................. 错误!未定义书签。规格.. (7) 智能分析终端............................. 错误!未定义书签。视频采集器............................... 错误!未定义书签。报价..................................... 错误!未定义书签。

背景 随着“国防现代化”和“训练手段现代化”的需要，实弹射击已开始并必将逐步从费时费力不准确，且有危险的人工报靶方式变为自动报靶方式。目前，我军已在一些部队装备自动报靶系统，但其水平较低，不能满足训练的实际需要。 当前我军射击训练主要采取人工报靶和成绩记录，不仅效率较低，也有不小的安全隐患。西方国家军队使用的电子类、模拟类报靶系统，存在成本高、使用复杂等缺点，难以在我军部队推广。 实弹射击是军队、警察训练的最基本项目。“训练手段现代化”在军队中最普遍的意义就是“实弹射击”训练手段的现代化。部队急需进行现代化的装备，目前少数部队已装备的“自动报靶系统”不管从可靠性、实用性、报靶率、耐用性、报靶方式上水平均较低。虽装备需求很大，但其技术水平尚不能满足实际需求。 为此，晨鹰科技有限公司研发了可视化打靶成绩采集系统。该系统具有自动化程度高、可靠性高、坚固耐用的特点。是军队现代化训练的必须装备。 系统功能特点 1、无需专门的报靶人员，打靶情况在战士处清晰显示，大幅降低误伤，保 障了打靶的安全性。 2、以实时视频的形式显示打靶成绩，与其他系统的模拟显示相比，具有显 示位置精确，方向精确，弹着点真实等优点。射击人员可以根据报靶信 息调整自己的射击方位，对射击水平的提高有重要的指导作用。 3、采集装置等设备均为可拆卸组件，在不用时可与单兵显示装置一起存放， 以延长使用寿命。 4、方便携带，所有设备可装在一个手提箱中，没有任何其他负担。

10m激光电子靶自动报靶系统

10米激光电子靶 10米激光电子靶采用最先进的激光检测技术，无耗材，精度高， 符合国际射联比赛规则，经过中国国家体育总局质量监督中心检测，符合射击比赛和训练的要求，10米激光电子靶适用于气步枪和气手枪的所有比赛项目 微信扫一扫

我公司为方便客户使用，生产了三种A、B、C型三种控制方式， 控制方式简介 A型控制方式采用10台12寸嵌入式工业一体机安装在操作机柜上，10台工业一体机分上下两行排列，分别对应10台电子靶。10台80mm热敏打印机安装在一体机下方，实时打印运动员成绩。为了提高产品稳定性以及维护简便性，我们将运动员显示器、观众显示器、手持终端的数据采用全数字的TCP/IP协议进行传输，只用一条超五类网线解决所有信号之前多条线路传输的问题。现场比赛时，裁判员直接在中央控制台通过触摸屏就可以进行赛事管理以及成绩判罚打印的全过程，使前端正在比赛的运动员的不受外界因素的影响，为运动员成绩的正常发挥提供了良好的环境。采用10位一体的技术，在运动员平时训练和测试中，需要几条靶道，打开几条靶道就行。不用打开全部设备，节能降耗保护环境。

B型15寸工业一体机的设计，采用比较简洁的做法，设备配置简便，安装使用灵活。使用一台15寸工业一体机直接连接激光电子靶，一体机集成运动员成绩显示屏、手持控制终端、中央控制台三部分功能合为一体。通过触摸屏可以进行赛事管理以及成绩判罚打印的全过程，打印机接口为RS232接口，后期可以灵活配置。将靶场内一体机通过TCP/IP网络连接，由服务器统一管理所有一体机的数据发送和接收。相比其余电子靶结构来讲，比较简便，也更加稳定，特别适合于射击运动学校长期使用。 C型工业嵌入式控制台嵌入式中央控制台，采用低功耗的ARM一体机，将10台嵌入式工业一体机安装在操作台上，分上下两行排列，分别对应10台电子靶。10台80mm热敏打印机嵌入进一体机内，实时打印运动员成绩。我们采用稳定的嵌入式操作系统，一体机外接运动员显示器、观众显示器、手持终端等设备。现场比赛时，裁判员通过一体机上的按键可以进行赛事管理以及成绩判罚打印的全过程，使前端正在比赛的运动员的不受外界因素的影响，为运动员成绩的正常发挥提供了良好的环境。在运动员平时训练和测试中，需要几条靶道，打开几条靶道就行。不用打开全部设备，节能降耗保护环境。相比12寸工业一体机，产品更加稳定，操作也更加简便。所有设备都是基于功能模块设计，后期维护和赛事中，能有效的降低人工工作量。

自动报靶系统的设计分解

目录 摘要关键字 Abstract Key word 1 引言... 1.1自动报靶在国内的研究 1.2基于图像处理技术自动报靶 系统 1.3 研究的意义 2 传感器物理特性分析 3 交汇测量原理简介 4 数据储存 ................................ 4.1 CCD 信号的处理和检取 4.2 S/H和ADC选择 ....... 4.3 信息压缩与储存....... 4.4 地址发生器........... 4.5 子弹成像点的确定 7 ........................

4.6 交汇角的计算 5 数据处理 6 总结与展望 6.1 总结 6.2展望 参考文献 致谢10

自动报靶系统的设计 摘要 针对于军事射击的项目特点，起于数字图像的处理、识别技术，给出了自动报靶系 统的设计方案和实现的算法。这个系统通过了对图像采集、图像处理、弹孔提取和环值判定，去实现自动报靶、数据管理（包括统计、记录、分析）等功能。 关键字 图像处理；系统设计；图像采集；自动报靶 Design of automatic target scoring system Abstract According to the characteristic of the military rifler,a scheme of automatic target-scoring system is presented in this paper,based on digital image processing and recognition technology.This system can realize the function of automatic target-scoring and date management(statistics,record,analysis)etc,by image gathering,image process,and bullet-spot's recognition and scoring. Key word Automatic Target-scoring;Image Process;System Design I

自动射击报靶装置

激光枪自动射击装置 一、任务 设计一个能够控制激光枪击发、自动报靶及自动瞄准等功能的电子系统。该系统由激光枪及瞄准机构、胸环靶、弹着点检测电路组成，其结构见图1。 二、要求 1．基本要求 （1）用激光笔改装激光枪，激光枪可 受电路控制发射激光束，激光束照射于胸 环靶上弹着点的光斑直径＜5mm；激光枪 与胸环靶间距离为3m。 图1 简易自动报靶装置示意图（2）激光枪固定在一机构上，可通过键盘控制激光枪的弹着点（用键盘设置激光束在靶纸上上下、左右移动一定距离）。 （3）制作弹着点检测电路，通过摄像头识别激光枪投射在胸环靶上的弹着点光斑，并显示弹着点的环数与方位信息。其中环数包括：10、9、8、7、6、5、脱靶；方位信息是指弹着点与10环区域的相对位置，包括：中心、正上、正下、正左、正右、左上、左下、右上、右下。详见图2-b。 2．发挥部分 （1）在图形点阵显示器上显示胸环靶的相应图形，并闪烁显示弹着点。 （2）自动控制激光枪，在15秒内将激光束光斑从胸环靶上的指定位置迅速瞄准击中靶心（即10环区域）。 （3）可根据任意设定的环数，控制激光枪瞄准击中胸环靶上相应位置。 （4）其他

2-a 胸环靶尺寸2-b胸环靶环数及方位信息示意 图2 胸环靶示意图 三、说明 1．激光枪可以由市场上的激光笔改造，由电路控制击发；每次击发使光斑维持3～5s时间，但此期间不得移动光斑。 2．可采用步进电机、舵机或直流电机等机构对激光枪进行两维控制，以实现瞄准。激光枪及相关机构可由支架支撑。 3．胸环靶是在不反光的白纸画有一组相距5cm的同心圆(线宽不超过1mm)，最内圆环直径10cm，圆环内为10环区域，从最内环至最外环间分别为9、8、7、6、5环区域，最外环外为脱靶。胸环靶上不允许设置摄像头以外的传感器。 4．当激光枪的弹着点落在胸环靶的环线上时，报靶时采取就高不就低的原则。例如，弹着点在8环与9环之间的环线上时，则认为是9环。 5．在不影响靶纸上圆环线的前提下，允许在靶纸上做标记。 6．在完成发挥部分要求时，在正式击发前允许进行1-2次试射；但试射次数越少越好。 7．不限制摄像头及弹着点检测电路的安装位置，但应方便搬运与快速安装。 8．测试时自带胸环靶纸，测试评审现场可提供粘贴胸环靶的支架。

自动报靶系统设计与实现

自动报靶系统设计与实现 摘要：文章结合惠更斯原理的子波思想提出一种超声传感器报靶系统，当子弹穿过靶标时，弹头波在其脉冲压力作用下通过空气介质向四周传播，直至遇上微孔管，部分激波通过微孔管到达传感器。接收信号采用无线传输模块，通过解析各个传感器的时差值来计算弹丸位置，以此实现弹着点自动报靶的系统。本系统对射击瞄准点指示物无特定要求，结构简单、定位精度高、不受外界环境影响，通过孔式传感器和幕布的方式解决多位无干扰和连发的问题。 引言 为了更好、更高效地训练枪械持有者的射击技能，解决传统训练设备技术落后、效率低等问题，更好地适应高效、通用、科学的训练形势，发展与之相适应的新的现代化训练设备迫在眉睫。现有大多数自动报靶定位装置的靶标皆为有形靶标。多数采用封闭式声空腔结构，采用前后封闭靶板，对前后封闭靶板受弹数有一定的技术要求，1cm2多者8发、少者4发前后靶板就要修补。因而靶标的使用寿命低，更换修补次数多。另外，现有技术中的定位方法是利用弹丸的弹头波到达靶面上的不同传感器所产生的时间差，确定弹丸在靶面上的坐标。虽能较好解决弹丸精确定位，但是不能解决连发问题。因此，现有的声电定位装置存在以上缺陷，而且适用范围也有一定的局限性。针对现有技术的上述不足，提出一种敞开形超声传感器的报靶系统，其结构简单、体积小、重量轻、无耗材并且野外布设、便携、射击瞄准指示物材料无特定要求，定位精度高，能解决弹丸单、连发精确定位问题。是一种能很好适用于野外实弹连发射击训练、演习、战场杀伤破坏评估中弹丸定位及自动报靶的声电定位装置。 1 声电定位原理 声电定位的主要优点在于测量精度高，工作与光照条件无关，可以全天候工作。对装于“口”型布阵靶框内侧的声学传感器来说，枪械类型和射击距离不同，其探测到的传感器信号不同，波形也会有所不同。在一个矩形木质框架上装入若干个声电传感器，当弹头从框架内穿过时，冲击框架内的空气使之产生扰动，形成一个冲击波向周围扩散(弹头穿过点即为波源)，离波源最近的传感器最先捕捉到该波，启动检靶仪开始计时，其余各传感器依次接收到该波，这样就获得若干个时间差，通过这些时间差及弹头速度(波速)，进行运算处理，就可以确定波源位置，即弹头穿过位置。把这个框架作为射击靶，就可以确定弹头在靶子上的弹着点。其原理图如图1所示。