基于激光测距的便携式靶车设计
作者：许宁；郝成





       根据军人设计训练要求，设计准确度需要在不同距离都达到一定标准，在设计训练的同时需要及时获取记录打靶的结果进行评定。处于安全考虑，设计训练过程中不允许有人员出现在靶区，为了提高训练大阳城娱乐需要研制出一种部队训练用自动靶位装置。有专家给出了一种对于射击馆中靶车运动控制的设计方案，基于PLC的平台搭建运行安全稳定，但设备安装方面对环境要求较高、成本较大。另有利用前沿机器视觉技术识别道路运行的自循迹靶车，由于其对工作场地要求较为苛刻，并不具备灵活的移植性能。综合该领域今年来的发挥在那动态和前人的工作经验，结合部队实际训练条件，设计基于激光测距的便携式靶车，由行星式轮车拖动靶位运行至预想的打靶位置，由于使用远程方式来实现对靶车的行驶方向和速度的控制，代替了人工测量安放和读取，消除了设计过程的安全隐患。系统能够稳定实现部队对射击靶位可变距离的要求，预计系统改的搭建成本较低，能够提高设计训练的大阳城娱乐。

1、系统组成

       靶场分为射击站位区和设计靶摆放区，两种场地应尽可能保持足够的安全距离，由此设计采用2.4G通信代替人工定靶读靶。便携式靶车应用的系统中将检测单元和控制单元布置在设计站位区，其中的检测单元在激光测距仪的基础上，研究将设备采集的数据通过RS485接口传送至单片机设备进行二次开发，供处理器将数据与输入数据对比得出偏差数据，同时在LCD液晶模块实时显示，由此代替了人工测距定靶。

       靶位单元包括接收板和靶车模型，负责响应射击员的移动指令。在手动模式下通信模块分别接受横向校准和纵向的控制信号；自动模式下在遥控板输入预想的打靶距离值，处理器计算得到与激光测量的位置偏差数据，经2.4G无线模块传输至靶车。接收板根据设定算法进行参数调节，达到对纵向运动电机转速的控制，进而拖动小车设计靶行驶至指定位置，在完成设计后控制小车回行便于读靶，完成一次完整设计训练。

2、监测和控制单元

2.1激光测距

        激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器，其在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接受目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。激光测距仪可达到1mm误差，适合各种高精度测量用途。他农工厂精密测距需要全反射棱镜配合，同时光反射信号需要垂直测量，否则返回信号过于微弱将无法得到精确距离。设计靶面和光滑的墙面反射测量环境，因距离较近、光反射回来的信号强度够大，日常量测用的测距仪能够满足精度需求。

2.2遥控板

       遥控板承担系统逻辑判断任务，核心Arduino uno主控板，其它应用模块有LCD12864、4*4矩阵键盘、5V电源模块、手自动切换按键、两个旋转电位器和无线通信模块nRF24L01.Arduino具有RS485接口与测距仪通信，而LCD12864、矩阵键盘和手自动按钮接于其I/O口，电位器接于模拟量输入接口。

3、靶位单元

3.1靶车

       一般的轮式车辆的每个车轮轴均直接固定在底盘上，且实时地接触地面运动。而行星轮则是用三个均布成三角形的一组小车轮代替一般车辆的一个大车轮。在平路形式时其中两个小车轮着地，另一个车轮悬空空转。挡在起伏的路面时，行星轮不断反转以适应地面。遇到比较高的障碍时，这组车轮就会整体翻转以越过障碍。还可以主动地让整个轮组翻转，更方便越过障碍。

       发动机驱动两个行星车轮机构，将动力输出给六个车轮，其中肆个接地的车轮驱动整车。没有动力的两个车轮为转向轮，转向机构和一般车辆相同。相对于四轮驱动，它的优点是底盘结构较简单，控制方便；缺点是驱动力较小，越野性能不如四驱的车辆。

        二驱的方式又可分为前驱和后驱：前驱可以看作是拉着车走，前进时动力较足。缺点一是当加速时车来拿个的重心后移，前轮的负荷降低，车轮更容易打滑，不利于动力输出；二是在低摩擦路面上，车辆容易因前轮壅土而驱动力不足。

        由于涉及训练场地较为友好，且考虑到设计靶的重量，采用后驱结构稳定重心，能够更加稳定运行。采用6个直径105mm的模型用实心橡胶轮胎作为驱动轮，由24V供电的40W直流电机带动运行，具有12N·m输出转矩。

3.2接收板

       接收板硬件包含Arduino uno主控板、5V和24V电源模块、无线通信模块nRF24L01、电机驱动模块BTN7970.通过无线通信模块接收到来自遥控板的信号响应输出，在自动模式下将偏差信号转换为驱动信号，前后共设定9种速度值对应不同的偏差距离，实现靶车快速准确地运行。

4、遥控板与接收板之间无线通信

       nRF24L01是底价的2.4G无线传输实现，可以用来做遥控。输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。几乎可以连接到各种单片机芯片，并完成无线数据传送工作。极低的电流消耗；当工作在发射模式下发射功率为0dBm时电流消耗为11.3mA，接受模式时为12.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低。

       nRF24L01有8个接线端子，VCC和GND为电源端、CE使能发射或接收、IRQ为中断标志位，处理器通过CSN、SCK、MOSI和MISO肆个SPI引脚配置nRF24L01.

5、结束语

1）利用2.4G无线技术遥控靶车运行，在保证射击练习大阳城娱乐的同时消除了安全隐患；

2）整套靶车设备基于现有的仪器和单片机模式做二次加工搭建而成，制作成本低，是适合部队射击训练用的可靠辅助工具；

3）靶车采用行星轮式结构，能够有效越过部分地面障碍，靶车相对易于携带且灵活设定打靶距离无需埋靶，读靶速度满足射击要求。





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