CN107016895A - 一种军队模拟排雷训练装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种军队模拟排雷训练装置及方法，该装置包括模拟地雷模块，主控模块、显示模块；所述模拟地雷模块与所述主控模块通过无线通信连接，所述主控模块与所述显示模块有线连接。采用本装置可以实时监测军队排雷训练时的排雷或踩雷情况，掌握士兵的训练情况。

Description

一种军队模拟排雷训练装置及方法

技术领域

本发明涉及物联网技术开发领域，特别是涉及一种军队模拟排雷训练装置及方法。

背景技术

基层士兵排雷行军训练是部队日常训练项目。目前排雷训练整个过程是在指定的森林等场地中事先将模拟地雷在指定地点埋好；如果踩中模拟地雷，有触发蜂鸣器报警的功能；测试人员在每次训练完成后到埋雷地点将事先埋好的地雷挖出检测是否被踩，人工进行数据统计之后重新埋下进行下一次的训练。这样训练过程存在诸多缺陷：(1)排雷训练设备布置繁琐，每次埋雷地点不确定，事先埋好的地雷不易寻找，因训练场地十分空旷，统计难度极大，耗时长，效率低；(2)无法实时反馈训练情况，以及难以用数字去量化训练效果等问题，无法满足新时代的需求；(3)训练效果评测指标较为单一，通常只能通过秒表计时的方式单纯的记录训练用时，而无法有效的评测士兵的训练质量；(4)训练是一个长时间的工作，得到训练数据单一，无法有效地记录并保存下来，仍处于人工纸质档记录阶段，无法实现训练一段时间的对比效果。因此，随着国防建设与科技产业的发展，基层部队训练应朝着信息化、系统化方向发展。装备物联网系统来提升部队日常训练成为军队科技的重要方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种军队模拟排雷训练装置及方法，解决了排雷训练效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种军队模拟排雷训练装置，包括：模拟地雷模块，主控模块、显示模块；所述模拟地雷模块与所述主控模块通过无线通信连接，所述主控模块与所述显示模块有线连接；

所述模拟地雷模块包括：固定装置、压力传感器、模拟地雷电路板、无线通信Zigbee模块、12V电池；

所述压力传感器的数据输出引脚的发送接口和数据接收引脚的接收接口与所述模拟地雷电路板的数据输出引脚的发送接口和数据接收引脚的接收接口相连接，用于控制所述压力传感器的启动与关闭、压力阈值设定以及实现所述模拟地雷模块与所述主控模块的数据实时传输，从而实现双向交互；

所述模拟地雷电路板的数据输出端与所述无线通信Zigbee模块的接收端相连接，用于将所述模拟地雷电路板处理后的数据传送给所述无线通信Zigbee模块；

所述12V电池与所述模拟地雷电路板连接，用于为所述模拟地雷模块供电；

所述主控模块还包括：STM32主控模块、存储模块、供电模块、无线通信Zigbee模块、ESP8266模块、红外计时模块；

所述STM32主控模块的数据接收端与所述无线通信Zigbee模块的输出端相连，用于接收所述模拟地雷模块传送的数据；

所述存储模块的接收端与所述STM32主控模块的数据输出端相连接，用于存储所述STM32主控模块处理后的数据；

所述存储模块的输出端与所述ESP8266模块的接收端相连接，用于将存储的数据上传到互联网；

所述供电模块与所述STM32主控模块的通电端口相连接，用于为所述主控模块供电；

所述红外计时模块与所述STM32主控模块的计时端口相连接；

所述显示模块包括：串口屏、供电单元、转接单元；所述串口屏用于动态显示图片、压力数据，绘制压力曲线；

所述供电单元与所述串口屏数据连接，用于对所述串口屏充电；

所述转接单元用于连接所述串口屏与所述STM32主控模块。

可选的，所述模拟地雷电路板还包括：12V转5V稳压模块、5V转3.3V稳压模块、测试接口排针、压力传感器接口排针、Zigbee模块接口排座；

所述12V转5V稳压模块与所述5V转3.3V稳压模块相连接，用于转换电压；

所述测试接口排针与与外部检测设备相连接，所述外部检测设备包括万用表，用于后期检修，排除故障；所述压力传感器接口排针与所述压力传感器相连接；

所述Zigbee模块接口排座与所述无线通信Zigbee模块相连接，用于所述模拟地雷模块与所述主控模块进行通信。

一种军队模拟排雷训练方法，包括以下步骤：

接收模拟地雷装置采集的传感器数据；所述传感器数据是由所述模拟地雷装置中的传感器生成的；

获取所述传感器数据的生成时间信息；

根据所述传感器数据与所述生成时间信息，生成曲线；

根据所述曲线获取参数，所述参数包括所述曲线的突变斜率、占空比；

判断所述参数是否超出参数阈值；

如果是，则确定所述传感器数据对应的地雷已被踩下；获取被踩下的地雷信息，提示踩雷信息；

如果否，则确定所述传感器数据对应的地雷已被排除。

可选的，在所述生成曲线之前，还包括：

判断所述传感器采集的数据是否超过压力门限值；

如果是，根据所述传感器数据与所述生成时间信息，生成曲线。

可选的，所述判断所述参数是否超出参数阈值，具体包括：

判断是否满足所述突变斜率大于3.732，且所述占空比大于35％，且所述传感器数据大于235.44N；

如果是，则确定所述传感器数据对应的地雷已被踩下。

可选的，所述提示踩雷情况，具体包括：串口屏上对应雷区颜色由灰色变为红色。

可选的，所述获取被踩下的地雷信息之后，还包括：记录所述踩雷信息中的被踩雷编号，以便对踩雷情况进行数据统计。

可选的，所述记录所述踩雷信息中的被踩雷编号之后，还包括：将训练数据上传到网络云服务器，所述训练数据包括红外计时模块的时间数据、所述传感器数据以及踩雷的数量，所述网络云服务器与微信公众平台建立连接，所述网络云服务器将所述训练数据通过微信公众平台发送至客户端。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过埋设模拟地雷装置，通过无线通信与主控模块进行通信联系，将模拟地雷装置采集到的实时的地雷情况传送给主控模块，主控模块进行精确判断踩雷或排雷是否发生，进而实时监测军队排雷训练情况。

本发明通过红外计时模块的时间数据，可分析出军队行军训练的速度；采集的传感器数据以及踩雷的数量可分析士兵的身体素质和反应能力。以训练数据数字化方式来量化士兵的训练情况，直观清晰的反映评测训练效果，实现了数字量化训练效果。

本发明将训练数据上传到网络空间并保存，方便在训练一段时间后将训练情况取出进行考核与评测。训练数据具有保密性，有相关权限的管理人员才可从网络云服务器上获取信息，并可推送到微信公众平台，实现跟进训练进展的效果。

本发明实现了实时监测军队排雷训练时的排雷或踩雷的情况，掌握士兵的训练情况。提高了军队排雷训练的效率，节省人工排查排雷或踩雷情况所耗费的时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明军队模拟排雷训练装置结构图；

图2为本发明军队模拟排雷训练方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种军队模拟排雷训练装置及方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明军队模拟排雷训练装置结构图。

参见图1，该装置包括：模拟地雷模块101，主控模块102、显示模块103；所述模拟地雷模块101与所述主控模块102通过无线通信连接，所述主控模块102与所述显示模块103有线连接；所述主控模块102与网络云服务器104无线通信连接，所述网络云服务器104与微信公众平台105无线通信连接。

所述模拟地雷模块101包括：固定装置、压力传感器1011、模拟地雷电路板1012、无线通信Zigbee模块1014、12V电池1013。模拟地雷模块101用于检测模拟真实地雷触发过程。将其埋在模拟雷区，将上方实时压力变化值转化为电信号变化值，检测感知“踩雷”动作是否发生，电信号通过无线通信Zigbee模块1014，转化为无线信号向主控模块传输。

所述压力传感器1011的数据输出引脚的发送接口和数据接收引脚的接收接口与所述模拟地雷电路板1012的数据输出引脚的发送接口和数据接收引脚的接收接口相连接，用于控制所述压力传感器1011的启动与关闭、压力阈值设定以及实现所述模拟地雷模块101与所述主控模块102的数据实时传输，从而实现双向交互；

所述模拟地雷电路板1012的数据输出端与所述无线通信Zigbee模块1014的接收端相连接，用于将所述模拟地雷电路板1012处理后的数据传送给所述无线通信Zigbee模块1014；

所述12V电池1013与所述模拟地雷电路板1012连接，用于为所述模拟地雷模块101供电。

所述主控模块102还包括：STM32主控模块1022、存储模块、供电模块、无线通信Zigbee模块1024、ESP8266模块1021、红外计时模块1023。主控模块102用于核心控制及实时信息处理。STM32主控模块1022与无线通信Zigbee模块1024进行串口通信，对从模拟地雷模块101无线接收到的数据进行处理分析，精确识别士兵是否踩雷或者成功排雷等动作情况，实现对整套系统的控制；STM32主控模块1022通过ESP8266模块1021与网络云服务器连接，将训练数据上传。同时接收来自红外计时模块1023检测的结果，并决定是否启动程序计时，可以记录排雷人员工作总时间。

所述STM32主控模块1022的数据接收端与所述无线通信Zigbee模块1024的输出端相连，用于接收所述模拟地雷模块101传送的数据；

所述STM32主控模块1022的数据输出端与所述存储模块的接收端相连接，用于将所述STM32主控模块1022处理后的数据进行存储；

所述存储模块的输出端与所述ESP8266模块1021的接收端相连接，用于将存储的数据上传到互联网；

所述供电模块与所述STM32主控模块1022的通电端口相连接，用于为所述主控模块供电；

所述红外计时模块1023与所述STM32主控模块1022的计时端口相连接。

所述无线通信Zigbee模块1024实现模拟地雷模块101与主控模块102之间无线信号传输。无线通信Zigbee模块本身包含主电路和一根收发天线。根据自身硬件、资源等方面综合考虑使用TI公司的CC2530，并确定采用星形拓扑结构机型组网。网络中每一个终端节点只能和一个终端节点进行通讯。如果需要在两个节点之间进行通讯必须通过协调器节点进行信息的转发。地雷终端节点通过加入无线通信Zigbee模块组建的网络与无线通信Zigbee模块。无线通信Zigbee模块再将数据通过串口转发给STM32主控模块1022。

所述显示模块103包括：串口屏、供电单元、转接单元；所述串口屏用于动态显示图片、压力数据、绘制压力曲线。该显示模块103用于显示采集的数据和数据分析处理的结果。将模拟地雷模块101的压力传感器1011实时在串口屏显示，绘制压力随时间变化曲线，通过设定压力阈值，可直接在屏幕显示“踩雷”发生与否的判断结果。串口屏可以通过运行ucos操作系统来动态显示图片、压力数据、绘制压力曲线，界面类似于手机的app，供电模块为串口屏供电，转接模块起到连接串口屏与所述STM32主控模块1022作用。

所述供电单元与所述串口屏数据连接，用于对所述串口屏充电；

所述转接单元用于连接所述串口屏与所述STM32主控模块1022。

可选的，所述模拟地雷电路板1012还包括：12V转5V稳压模块、5V转3.3V稳压模块、测试接口排针、压力传感器接口排针、Zigbee模块接口排座；

所述12V转5V稳压模块与所述5V转3.3V稳压模块相连接，用于转换电压；

所述测试接口排针与与外部检测设备相连接，所述外部检测设备包括万用表，用于后期检修，排除故障。

所述压力传感器接口排针与所述压力传感器相连接；

所述Zigbee模块接口排座与所述无线通信Zigbee模块相连接，用于所述模拟地雷模块101与所述主控模块102进行通信。

所述网络云服务器104与所述主控模块102中的ESP8266模块1021无线通信连接，将训练数据上传到网络空间并保存，方便在训练一段时间后将训练情况取出进行考核与评测。训练数据具有保密性，有相关权限的管理人员才可从网络云服务器104上获取信息，并可推送到微信公众平台105。

图2为本发明军队模拟排雷训练方法流程图。

参见图2，一种军队模拟排雷训练方法，所述方法应用于上述军队模拟排雷训练装置，包括以下步骤：

步骤201：接收模拟地雷装置采集的传感器数据；所述传感器数据是由所述模拟地雷装置中的传感器生成的；

步骤202：获取所述传感器数据的生成时间信息；

步骤203：生成曲线；根据所述传感器数据与所述生成时间信息，生成曲线；

步骤204：获取参数；根据所述曲线获取参数，所述参数包括所述曲线的突变斜率、占空比；

步骤205：判断所述参数是否超出参数阈值；如果是，则执行步骤206；如果否，则执行步骤208；

步骤206：确定所述传感器数据对应的地雷已被踩下；

步骤207：获取被踩下的地雷信息，提示踩雷信息；

步骤208：确定所述传感器数据对应的地雷已被排除。

可选的，在所述生成曲线之前，还包括：

判断所述传感器采集的数据是否超过压力门限值；

如果是，根据所述传感器数据与所述生成时间信息，生成曲线。

可选的，所述判断所述参数是否超出参数阈值，具体包括：

判断是否满足所述突变斜率大于3.732，且所述占空比大于35％，且所述传感器数据大于235.44N；

如果是，则确定所述传感器数据对应的地雷已被踩下。

可选的，所述提示踩雷情况，具体包括：串口屏上对应雷区颜色由灰色变为红色。

可选的，所述获取被踩下的地雷信息之后，还包括：记录所述踩雷信息中的被踩雷编号，以便对踩雷情况进行数据统计。

可选的，所述记录所述踩雷信息中的被踩雷编号之后，还包括：将训练数据上传到网络云服务器，所述训练数据包括所述红外计时模块的时间数据、所述传感器数据以及踩雷的数量，所述网络云服务器与微信公众平台建立连接，所述网络云服务器将所述训练数据通过微信公众平台发送至客户端。

下面结合实例对本发明做进一步说明。

假设一个半径为500m的排雷训练区域，包含20个模拟地雷模块，每个地雷配置一根发射天线，主控装置配备一根天线(主控装置可以配多根天线，本发明仅针对一根天线情况)。

军队模拟排雷系统运作流程：

1、布雷区实时监测：

红外线模块感应到之后向主控芯片反馈，训练开始。地雷终端节点通过加入协调器组建的网络与协调器连接。当地雷被踩，压力传感器将数据传给模拟地雷电路板，模拟地雷电路板对数据进行分析，若超过了压力门限值就实时传输数据给无线通信Zigbee模块，无线通信Zigbee模块再将数据通过串口转发给STM32主控模块。训练数据量化处理分析:

STM32主控模块控制串口屏，在串口屏上对应雷区颜色由灰色变为红色，表示此区域地雷已被踩下，并且记录被踩雷编号作数据统计使用。

通过红外计时模块的时间数据，可分析出军队行军训练的速度；采集的压力数据以及踩雷的数量可分析士兵的身体素质和反应能力。以训练数据数字化方式来量化士兵的训练情况，直观清晰的反映评测训练效果。

2、后台跟进训练进展：

训练系统中STM32主控模块与网络云服务器连接，可将数据保存到网络空间，可通过上传功能，方便在训练一段时间后将训练情况取出进行考核与评测。训练数据具有保密性，有相关权限的管理人员才可从网络服务器上获取信息，并可推送到微信公众平台。

军队模拟排雷系统软件控制与算法实现：系统上电工作，首先进行系统初始化，包括一些寄存器的配置和功能的使能。初始化完成后判断计时模块是否开启，当起点有士兵通过，红外线模块感应到之后向主控芯片反馈，训练开始，此时系统持续等待无线通信Zigbee模块数据。当无线通信Zigbee模块接受到终端采集到的数据后，向STM32主控模块反馈，STM32主控模块在串口屏上显示地雷被踩。训练结束后，士兵通过终点的红外感应模块，计时完毕。训练数据通过ESP8266模块上传保存至云服务器。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种军队模拟排雷训练装置，其特征在于，包括：模拟地雷模块，主控模块、显示模块；所述模拟地雷模块与所述主控模块通过无线通信连接，所述主控模块与所述显示模块有线连接；

所述模拟地雷模块包括：固定装置、压力传感器、模拟地雷电路板、无线通信Zigbee模块、12V电池；

所述压力传感器的数据输出引脚的发送接口和数据接收引脚的接收接口与所述模拟地雷电路板的数据输出引脚的发送接口和数据接收引脚的接收接口相连接，用于控制所述压力传感器的启动与关闭、压力阈值设定以及实现所述模拟地雷模块与所述主控模块的数据实时传输，从而实现双向交互；

所述模拟地雷电路板的数据输出端与所述无线通信Zigbee模块的接收端相连接，用于将所述模拟地雷电路板处理后的数据传送给所述无线通信Zigbee模块；

所述12V电池与所述模拟地雷电路板连接，用于为所述模拟地雷模块供电；

所述主控模块还包括：STM32主控模块、存储模块、供电模块、无线通信Zigbee模块、ESP8266模块、红外计时模块；

所述STM32主控模块的数据接收端与所述无线通信Zigbee模块的输出端相连，用于接收所述模拟地雷模块传送的数据；

所述存储模块的接收端与所述STM32主控模块的数据输出端相连接，用于存储所述STM32主控模块处理后的数据；

所述存储模块的输出端与所述ESP8266模块的接收端相连接，用于将存储的数据上传到互联网；

所述供电模块与所述STM32主控模块的通电端口相连接，用于为所述主控模块供电；

所述红外计时模块与所述STM32主控模块的计时端口相连接；

所述显示模块包括：串口屏、供电单元、转接单元；所述串口屏用于动态显示图片、压力数据，绘制压力曲线；

所述供电单元与所述串口屏数据连接，用于对所述串口屏充电；

所述转接单元用于连接所述串口屏与所述STM32主控模块。

2.根据权利要求1所述的排雷训练装置，其特征在于，所述模拟地雷电路板还包括：12V转5V稳压模块、5V转3.3V稳压模块、测试接口排针、压力传感器接口排针、Zigbee模块接口排座；

所述12V转5V稳压模块与所述5V转3.3V稳压模块相连接，用于转换电压；

所述测试接口排针与与外部检测设备相连接，所述外部检测设备包括万用表，用于后期检修，排除故障；

所述压力传感器接口排针与所述压力传感器相连接；

所述Zigbee模块接口排座与所述无线通信Zigbee模块相连接，用于所述模拟地雷模块与所述主控模块进行通信。

3.一种军队模拟排雷训练方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收模拟地雷装置采集的传感器数据；所述传感器数据是由所述模拟地雷装置中的传感器生成的；

获取所述传感器数据的生成时间信息；

根据所述传感器数据与所述生成时间信息，生成曲线；

根据所述曲线获取参数，所述参数包括所述曲线的突变斜率、占空比；

判断所述参数是否超出参数阈值；

如果是，则确定所述传感器数据对应的地雷已被踩下；获取被踩下的地雷信息，提示踩雷信息；

如果否，则确定所述传感器数据对应的地雷已被排除。

4.根据权利要求3所述的排雷训练方法，其特征在于，在所述生成曲线之前，还包括：

判断所述传感器数据是否超过压力门限值；

如果是，根据所述传感器数据与所述生成时间信息，生成曲线。

5.根据权利要求3所述的排雷训练方法，其特征在于，所述判断所述参数是否超出参数阈值，具体包括：

判断是否满足所述突变斜率大于3.732，且所述占空比大于35％，且所述传感器数据大于235.44N；

如果是，则确定所述传感器数据对应的地雷已被踩下。

6.根据权利要求3所述的排雷训练方法，其特征在于，所述提示踩雷情况，具体包括：串口屏上对应雷区颜色由灰色变为红色。

7.根据权利要求3所述的排雷训练方法，其特征在于，所述获取被踩下的地雷信息之后，还包括：记录所述踩雷信息中的被踩雷编号，以便对踩雷情况进行数据统计。

8.根据权利要求7所述的排雷训练方法，其特征在于，所述记录所述踩雷信息中的被踩雷编号之后，还包括：将训练数据上传到网络云服务器，所述训练数据包括红外计时模块的时间数据、所述传感器数据以及踩雷的数量，所述网络云服务器与微信公众平台建立连接，所述网络云服务器将所述训练数据通过微信公众平台发送至客户端。