新型激光自动报靶系统的软件设计与实现

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随着科技发展,在军事射击训练和射击比赛中设备自动化、智能化已经成为一种必然趋势,传统的人工报靶方式已经越来越不能满足要求。此外,人工报靶不仅工作量大、安全性差、效率低,而且不便于指挥人员、观察人员、射击人员及时了解射击情况,也非常不利于射击人员提高训练水平。而自动报靶系统不仅报靶精度高,还可以自动统计射击成绩,提高了训练效率。目前用的比较多的自动报靶系统主要有声电报靶系统、基于图像处理技术的报靶系统和光电自动报靶系统。在声电自动报靶系统和基于图像处理技术的报靶系统中会出现误报、漏报以及相邻靶位干扰等诸多问题,而传统的光电自动报靶系统的报靶精度又不高,针对以上问题,本文设计并实现了一种基于现场可编程门阵列FPGA(FieldProgrammable Gate Array)的新型激光自动报靶系统。本文所设计的新型激光自动报靶系统主要由射击靶、数据采集处理、数据传输和数据显示等四部分组成。其运作过程是当子弹穿过射击靶上一字线激光器与光电二极管阵列之间的矩形光幕时,会遮挡一部分光线,从而引发光电二极管开关状态变化,以FPGA为核心的数据采集处理模块采集该过靶信号,计算出弹着点坐标参数,并通过无线传输方式上传给上位机,数据显示模块对该参数进行相应处理,并以图像和报表方式进行报靶显示。与传统的光电自动报靶系统相比,该系统具有以下优点:①精度高,可以达到2mm以内;②只用三个激光器作为光源,大大减少了元器件的数量,降低了系统的安装与调试难度;③采用并转串方式,解决了处理器I/O紧缺的问题,从而不需要多块处理器芯片级联,只需要一块Spartan-3E XC3S500E FPGA芯片就能处理所有的光电二极管的状态信息;④采用无线传输方式,携带方便,可用于野外打靶。本文首先研究了国内外报靶系统的发展现状,并简要指出了常见的几种自动报靶系统的不足之处,在此基础上提出了旨在解决这些问题的新型激光自动报靶系统。接着,简要介绍了系统的组成、工作原理,给出了系统总体设计框架,并详细介绍了射击靶的设计、弹着点坐标的计算方法以及相关误差的理论分析。再接着,详细介绍了系统各模块的具体实现,并给出了程序框图和仿真结果。最后,介绍了调试和实验过程,并对实验数据进行分析,射击结果表明系统工作稳定,实时性好,报靶精度高。
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