自动报靶系统的设计

一种自动报靶系统的设计与实现传统的报靶主要依靠人工实现，存在精度不高、安全隐患较大及人力资源浪费的不足。

现在市场上一些自动报靶的产品中普片存在成本高、系统比较复杂，并且占用场地等缺陷，本文所设计的报靶系统是基于多靶多人同时射击时，射手和检查监控都能实时检测子弹是否击中靶子并实现自动报靶，系统能科学、精确、实时地测量射击的环数和方位，客观、公正地评价射击训练成绩，有效地指导射击训练，满足信息化建设和训练的急需。

1. 传感器的物理特性分析报靶系统由传感器(特制的头靶、胸靶、胸环靶、身靶)进行数据采集。

准确检测到击中靶子的信号是实现自动报靶的关键，本系统的报靶传感器是一特制的靶子，它的两面各有一层导电橡胶(或其它导电的软材料)，反面导电橡胶接地线，正面的一层按胸环靶样式用绝缘材料分隔成不同的环位和方位区域，并在不同的区域分别引出信号线。

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，靶的8个环位和8个方位一共16种脉冲信号并行输出。

胸靶结构示意图如图1所示。

设靶子厚度为0.02 m，弹速为400m/s．则输出的接地脉冲宽度小于50us。

为了能准确检测，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技术对数据采集和处理的实现，较常规的数据处理相比，产品信号处理更准确，使用器件减少，抗干扰性也将大大提高，同时使用方便和降低产品造价，数据采集板还实现从并行到串行的转换。

2. 系统结构设计整个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。

系统结构框图如图2所示。

数据处理模块包括单片机为核心的上位机和以Delphi为基础开发的一个PC机监控终端。

系统可以同时进行12名射手射击，单片机上位机为每个射手显示实时成绩，PC机监控终端则可以实时显示所有射手的成绩，用于对射击的检查监控。

数据采集由特制的信号靶传感器采集；前期信号预处理采用大规模数字集成电路CPLD设计，把前几个单元电路集成在一个顶层电路，将其所实现功能写入一片CPLD芯片中，减少了电路空间，提高了总体可靠性；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接口的方式，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。

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-R289C51 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。

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。

电视报靶中的自动卷靶机设计毕业设计第一章前言随着我国国防工业现代化轻兵器靶场测试及野外实弹演习应用方面产生了轻兵器靶场采用自动卷靶和电视报靶代替人工报靶技术，是轻兵器精度测试技术中的重大工艺改进。

这一技术的出现，不仅仅使轻兵器靶场的测试人员从人工挂靶，传递靶纸、验靶纸、糊靶纸等繁重的工作中解脱出来，而且还为国家大大节约了人力、物力、财力和时间，同时也为工作人员的身心健康提供了保障，具有很好的社会效益和经济效益。

本装置的特点是验靶迅速，不会出现试验与靶纸不一一对应的差错，随打随验、操作简单、安全可靠、避免了验靶时子弹过多浪费，因为对脱靶或精度较低的试验枪可及时调整准星。

另外，不需要专业的挂靶人员，解决了工作人员长期在阴冷潮湿的地下室工作所引起的一系列职业病，节省了社会劳动力，保障了工作人员的身心健康。

此装置采用了幻灯技术，不但使靶纸图像清晰可辩，而且降低了靶纸的质量要求和成本，节约了制作固定靶纸用框架的木材，还可使靶纸充分利用。

自动卷靶机的卷、倒靶和张紧靶纸的控制均采用了三相鼠笼式感应电动机，方便耐用，易维修，尤其是张紧靶纸电机工作在堵转状态，这在感应电动机的实际应用中实属少见。

本装置经有关单位实际应用，证明是切实可行的。

第二章兵器靶场采用电视报靶的设计方案2.1 方案设计示意图（见图<1>）图〈1〉设计方案总图图（1）所示为测试靶场具有多个靶口的设计方案。

该方案中将卷靶机构与张紧靶纸机构均安装于地下室，考虑到当一条靶纸纸带及控制系统出现鼓掌需要维修，可于地下室进行，而不必中断其他靶口的实验。

若靶场只有一个靶口，亦可将卷靶机构和张紧机构分别安置于屋顶上方和地下室两处。

2.2幻灯技术和靶纸技术由于整个靶场建造得具有很好的挡光性能，因此，地下室与其上方悬挂靶纸相当于一个暗室。

采用普通幻灯机将特制的靶纸幻灯片打到靶纸上时，靶纸上可以呈现清晰标准的靶纸图形。

2.3 摄影机和工业电视的应用过幻灯片得到靶纸图形被摄象机摄取后转换为电信号通过电缆传输给工业电视，则在电视屏幕上呈现出清晰可见的完整靶纸图形，可直接观察靶纸情况，随打随验兵器是否合格。

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。

Design and Realize of Automatic Target-scoring System Based on FPGAA DissertationSubmitted for the Degree of MasterOn Control Engineeringby Yang YongjunUnder the Supervision ofProf. Jia JieSchool of Informational EngineeringNanchang Hangkong University, Nanchang, ChinaJune, 2012摘要随着科技发展，射击训练和比赛中对报靶方式提出了更高的要求。

传统人工报靶方式安全性差，费时费力，且报靶准确性没有保证，而自动报靶系统报靶精度高，具有数据统计等多种功能，提高了训练效率。

目前常见的自动报靶系统主要分为图像自动报靶系统、超声波自动报靶系统和光电自动报靶系统。

他们有各自的缺点，例如图像自动报靶系统计算量大、超声波自动报靶系统无法处理速度低于音速的物体、光电报靶系统需要引脚数超过一般处理器可用引脚数，针对以上不足，本文设计并实现了一种基于FPGA的自动报靶系统。

本文所设计的自动报靶系统中，射击靶上激光器和光电二极管传感器之间形成激光光幕，数据采集处理部分以FPGA为核心，采集物体过靶信号，计算过靶坐标，并无线上传至上位机，上位机采用LabVIEW进行模拟显示。

本文首先详细分析了国内外自动报靶系统研究现状和相关产品应用技术，在此基础上完成方案规划和主要技术指标设计，紧接着进行了传感器器件的选型。

然后介绍了靶位处的几个模块，主要包括FPGA和无线传输模块。

在对比了FPGA 和传统可编程逻辑器件的区别后详细说明了FPGA扫描传感器信号得出过靶坐标值的过程，无线传输模块用来实现靶位处控制器和上位机的数据传输，给出了各模块连接电路图并结合硬件做了仿真。

电视报靶中的自动卷靶机设计毕业设计第一章前言随着我国国防工业现代化轻兵器靶场测试及野外实弹演习应用方面产生了轻兵器靶场采用自动卷靶和电视报靶代替人工报靶技术，是轻兵器精度测试技术中的重大工艺改进。

这一技术的出现，不仅仅使轻兵器靶场的测试人员从人工挂靶，传递靶纸、验靶纸、糊靶纸等繁重的工作中解脱出来，而且还为国家大大节约了人力、物力、财力和时间，同时也为工作人员的身心健康提供了保障，具有很好的社会效益和经济效益。

本装置的特点是验靶迅速，不会出现试验与靶纸不一一对应的差错，随打随验、操作简单、安全可靠、避免了验靶时子弹过多浪费，因为对脱靶或精度较低的试验枪可及时调整准星。

另外，不需要专业的挂靶人员，解决了工作人员长期在阴冷潮湿的地下室工作所引起的一系列职业病，节省了社会劳动力，保障了工作人员的身心健康。

此装置采用了幻灯技术，不但使靶纸图像清晰可辩，而且降低了靶纸的质量要求和成本，节约了制作固定靶纸用框架的木材，还可使靶纸充分利用。

自动卷靶机的卷、倒靶和张紧靶纸的控制均采用了三相鼠笼式感应电动机，方便耐用，易维修，尤其是张紧靶纸电机工作在堵转状态，这在感应电动机的实际应用中实属少见。

本装置经有关单位实际应用，证明是切实可行的。

第二章兵器靶场采用电视报靶的设计方案2.1 方案设计示意图（见图<1>）图〈1〉设计方案总图图（1）所示为测试靶场具有多个靶口的设计方案。

该方案中将卷靶机构与张紧靶纸机构均安装于地下室，考虑到当一条靶纸纸带及控制系统出现鼓掌需要维修，可于地下室进行，而不必中断其他靶口的实验。

若靶场只有一个靶口，亦可将卷靶机构和张紧机构分别安置于屋顶上方和地下室两处。

2.2幻灯技术和靶纸技术由于整个靶场建造得具有很好的挡光性能，因此，地下室与其上方悬挂靶纸相当于一个暗室。

采用普通幻灯机将特制的靶纸幻灯片打到靶纸上时，靶纸上可以呈现清晰标准的靶纸图形。

2.3 摄影机和工业电视的应用过幻灯片得到靶纸图形被摄象机摄取后转换为电信号通过电缆传输给工业电视，则在电视屏幕上呈现出清晰可见的完整靶纸图形，可直接观察靶纸情况，随打随验兵器是否合格。

目录1 引言 (1)1.1 自动报靶国内研究状况 (1)1.1.1 基于图像处理技术的自动报靶系统 (1)1.1.2 基于CCD线阵实现的自动报靶系统 (2)1. 2 各类自动报靶系统利弊分析 (3)1.3 本设计选取方案——激光坐标定位法 (3)2 基于激光坐标定位法的自动报靶系统设计 (5)2.1 光电靶的设计 (6)2.1.1 激光网格的设计 (6)2.1.2 激光发射电路的设计 (7)2.1.3 激光接收电路的设计 (8)2.1.4 数据采集电路的设计 (9)2.2 单片机最小系统 (11)2.2.1 AT89S52单片机简介 (11)2.2.2 单片机最小系统 (12)2.3 无线收发模块 (12)2.3.1 nRF24L01概述 (13)2.3.2 引脚功能及描述 (14)2.3.3 工作模式 (15)2.3.4 工作原理 (15)2.3.5 配置字 (16)2.4 液晶显示模块 (16)2.5 RS232通信模块 (18)2.5.1 RS232通信简介 (18)2.5.2 RS232通信模块 (20)2.6 声音提示模块 (21)3 系统软件设计 (22)3.1 上位机VB程序设计 (22)3.1.2 MSComm控件简介 (22)3.1.2 自动报靶数据管理系统界面介绍 (23)3.2 下位机C语言程序设计 (26)3.2.1 Keil软件简介 (26)3.2.2 靶机系统程序设计 (27)3.2.3 无线收发显示系统程序设计 (31)4 系统软件仿真与调试 (38)4.1 Proteus软件简介 (38)4.2 软件仿真 (38)4.3 系统调试 (38)4.3.1 光电靶供电问题及其解决方案 (39)4.3.2 无线通信模块通信问题及其解决方案 (39)5 总结 (40)附录A系统原理图 (41)附录B打靶模块实物图 (42)附录C无线通信显示模块实物图 (43)参考文献 (44)致谢 (46)1 引言射击是军队常见的训练科目，而报靶是射击的重要环节。

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。

图1.1 光电靶将普通靶纸置于激光网络之前并与之同轴，当子弹打破靶纸，并穿越激光网络时，会阻断相应位置处X和Y两个方向上的各一路激光，从而使接收装置(光敏管)开关状态发生变化[5][6]。

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。