CN110136525A - 一种地雷的模拟训练方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种地雷的模拟训练方法及系统，该方法包括：模拟雷体在受到踩踏或碾压时发射第一频率电磁波信号；中继模块在第一频率感知范围内接收所述第一频率电磁波信号，经与预设阈值比对一致后发射带有数字编码信息的第二频率电磁波信号；训练终端在第二频率感知范围内接收所述第二频率电磁波信号并识别所述数字编码信息对应的训练者，以获得不同训练者的触雷信息；发烟体接收所述第二频率电磁波信号并与所述数字编码信息配对成功后点火放烟。解决现有技术中雷体触发状况及触雷者训练实时状态不明了等问题，实现训练数据与实兵对抗训练系统实时对接显示触雷者信息。

Description

一种地雷的模拟训练方法及系统

技术领域

本发明涉及军事模拟训练技术领域，具体是一种地雷的模拟训练方法及系统。

背景技术

地雷作为廉价高效的防卫武器，在战争中发挥了重要作用，被交战双方广泛使用，进行地雷的布设与排除技能训练，是提升军队打赢现代战争能力的重要军事专业训练课题。

由于实装地雷特别是实装反步兵地雷，危险性较大，因此在教学训练中很少使用实装地雷进行教学训练，目前军队教学训练中广泛采用的主要是模型雷(即教练雷)。但是，模型地雷触发动作不能被即时显示，因此，该类地雷仅能用于地雷结构和基本的地雷布设与排除教学，训练中对训练者的技能训练尤其是心理训练效果较差。

此外，为了营造实战氛围，科学评判训练效果和部队战斗力，部队现已经在演习或演练中，广泛应用实兵对抗模拟训练系统。该对抗模拟训练系统是利用激光及激光感知技术为核心的光电技术，对各种武器的打击毁伤效能进行模拟再现，对防御与进攻双方的战术运用，战损和作战效果进行综合评判。在对抗训练中以“光”代弹，通过信息技术与计算机技术的融合可以实时显示双方战损情况，并可依据受到的打击情况，实时控制对抗双方的车辆、装备及人员的武器系统，从而实现多兵种乃至多军种的联合战术演习。采用逼真模拟技术进行训练，已成为包括美军在内的世界各军事强国进行军事训练的一种重要训练手段。限于模拟地雷在触雷者准确标示、触雷者信息识别等方面存在的问题，现有模拟雷仍不能运用于实兵对抗系统。

为了提升地雷训练的效果，出现了在触发情况下雷体可以发烟显示的模拟地雷。此类模拟雷有两种，一种是发烟体和雷体一体，共同被埋设在地下，当雷体受到踩踏或碾压后，雷体被触发，引燃雷体中的发烟装置进行发烟显示。此种模拟雷在一定程度上解决了模型雷训练效果不理想的问题，但是，其仅能用于在小范围场地上实施的单兵或班组训练，在训练场地范围广，参训人员装备多的大规模对抗演习中由于不能精确判断统计触雷对象，因此不适用于大规模对抗演练或演习。

另一种是雷体与发烟体分置，雷体被设置在地下，发烟体设置在车体或人员身体上；雷体中内置触发信号发射电路，当雷体受到触发后，便会发射出无线信号，激发设置在车体或人员身体上的发烟装置，进行发烟显示。对于雷场中的地雷不确定哪一个训练对象(人员、装备)会是触发者，对于参训对象也不知会去触发哪一颗地雷，雷场中的地雷与参训对象之间的关系完全是随机的。因此，雷场中的地雷与训练对象携行的感应发烟体不可能设置成一一对应关系，而只能设置成一对多的对应关系，即雷体发出的触发信号能够激发任何一个参训对象的感应发烟体感，为了确保仅激发触雷者的发烟体，而避免激发附近未触雷者的发烟体，雷体的触发信号必须被精确控制在一定范围之内。但是，无线信号受自身电量电压状态及外部空气湿度、温度及电磁环境影响大，很难精确恒定的控制其影响范围，因此在使用中常会出现触雷者发烟体不能被引燃或者是未触雷者发烟体被误触发的问题。因此，其也很难在大规模对抗演练或演习中使用。

发明内容

本发明提供一种地雷的模拟训练方法及系统，用于克服现有技术中不能显示模拟地雷的触发状态及对触雷的训练者进行识别等缺陷，实现训练数据与实兵对抗训练系统实时对接显示触雷者信息。

为实现上述目的，本发明提供一种地雷的模拟训练方法，包括以下步骤：

模拟雷体在受到挤压时发射第一频率电磁波信号；

中继模块在第一频率感知范围内接收所述第一频率电磁波信号，经与预设阈值比对一致后，发射带有数字编码信息的第二频率电磁波信号；

训练终端在第二频率感知范围内接收所述第二频率电磁波信号并识别所述数字编码信息对应的训练者，以获得不同训练者的触雷信息；

发烟体接收所述第二频率电磁波信号并与所述数字编码信息配对成功后点火放烟。

为实现上述目的，本发明还提供一种地雷的模拟训练系统，包括：

训练终端、模拟雷体、中继模块和发烟体；

所述模拟雷体包括：

外壳，用于封装与承载以下组成模块；

触雷信号发射模块，设置在所述外壳内，用于在受到挤压时发射第一频率电磁波信号；

所述中继模块，在第一频率感知范围内接收所述第一频率电磁波信号，经与阈值比对一致后发射带有数字编码信息的第二频率电磁波信号；

所述训练终端，在第二频率感知范围内接收所述第二频率电磁波信号并识别所述数字编码信息，以获得不同数字编码信息所对应训练者的触雷统计信息；

所述发烟体包括：

发烟控制模块，接收所述第二频率电磁波信号并与所述数字编码信息配对成功后触发点火信号；

第一发烟体，接收所述点火信号后点燃第一发烟体内部的药放烟。

本发明提供的地雷模拟训练方法及系统，使用过程中，模拟雷体埋设于地面下，中继模块可设在训练者的鞋子上或装在裤兜中，发烟体可安装在训练者的头盔上，当训练者踩踏到雷体，且踩踏力度达到雷体激发点时，触雷信号发射模块被接通，发射第一频率电磁波信号(较弱，可根据需要感知范围的大小设计电信号强度，随距离衰减，超过第一频率感知范围将无法被接收感知)，中继模块在第一频率感知范围内(通常设0.5～1.0m，超过这一范围的训练者无法接收到第一频率电磁波信号)接收所述第一频率电磁波信号，经与阈值比对一致后，发射带有身份识别信息第二频率电磁波信号(较强，可根据需要感知范围的大小设计电信号强度，随距离衰减，超过第二频率感知范围将无法被接收和感知)；训练终端在第二频率感知范围(一般设50～100m)内接收所述第二频率电磁波信号并识别所述身份信息，以获得不同身份信息所对应训练者的触雷统计信息；发烟体接收所述第二频率电磁波信号并与所述数字编码信息配对成功后触发点火信号，发烟体接收所述点火信号后放烟。首先通过第一频率电磁波信号的强弱控制传播范围，控制只有踩到雷体的训练者鞋子上或裤兜中的中继模块才能接收到信号，因为只有踩雷者与雷体的距离最近，他人与雷体的距离多数都会超过这个距离，从而减少一人踩雷多人发烟的状况；再者，中继模块接收到第一频率电磁波信号后，会发射带有身份识别信息的第二频率电磁波信号，发烟体通过身份识别信息完成匹配后才会点火发烟，如果A训练者中继模块发射的第二频率电磁波信号，则只能与A训练者头盔上的发烟体身份识别信息完成匹配，由此完全解决了一人踩雷多人发烟的问题；又者，训练终端接收第二频率电磁波信号后，通过身份识别信息识别，完成对不同训练者的触雷状况的实时统计，实现训练数据与实兵对抗训练系统实时对接。

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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的地雷模拟训练方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的地雷模拟训练中触雷信号发射模块的原理图；

图3为实施例二中中继模块的原理图；

图4为实施例二中发烟体控制模块的原理图；

图5为实施例二中训练终端模块的原理图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一

如附图1～5所示，本发明实施例提供一种地雷模拟训练方法，包括以下步骤：

步骤S1，模拟雷体在受到挤压(例如踩踏或碾压)时发射第一频率电磁波信号；

这里的第一频率电磁波信号的功率相对较小，根据当地实际实用状况选择频率，在本实施例中是低频信号，由触雷发射电路在感知到被踩踏或碾压时触发电路中的天线发射，这里的低频信号可以是矩形波信号或正弦电磁波信号，触雷发射电路的具体结构参见下面的实施例二；需要说明的是，这里的模拟雷体的保险装置被松开，处于待机状态，在雷体被人踩踏或装置、车辆等碾压后，达到击发机构的击发条件后，触雷发射电路立即供电并开始工作，在本发明一实施例中产生20KHz的低频矩形波给功率放大电路放大后由环状线圈发射第一频率电磁波信号。

步骤S2，中继模块在第一频率感知范围内接收所述第一频率电磁波信号，经与预设阈值比对一致后，发射带有数字编码信息的第二频率电磁波信号；

在本发明一实施例中，中继模块检测到相应的第一频率电磁波信号后，小信号放大电路将此信号进行电压放大并经比较器电路进行电平比对(通过电平对比确定是否由触雷发射电路中的天线发出的信号，在电平高于或低于阈值时，认为不是上述天线发出的信号)，达到一定的条件则比较器输出有效信号，单片机检测到此有效信号后控制无线发射模块发射带有信息识别标示的433M无线信号；第二频率电磁波信号根据当地的实际状况可以为高频信号，发射功率较高，相对于第一频率电磁波能够传播的范围更广，可以覆盖附近的训练终端，而第一频率电磁波传播的范围仅需要覆盖电路反馈时间(通常为0.5秒)内踩雷者移动的范围即可。

步骤S3，训练终端在第二频率感知范围内接收所述第二频率电磁波信号并识别所述数字编码信息对应的训练者信息，以获得不同训练者的触雷信息；

这里的训练终端指的是训练系统或指挥中心的监控系统，便于实时接收训练者的触雷状态，系统能够接收无线射频信号，并预先存储有数字编码信息及其对应的训练者的身份信息，在获取数字编码信息后能够根据预存在内部的映射关系表迅速调取到该数字编码信息对应的训练者的姓名、队、组、代号等身份信息；

步骤S4，发烟体接收所述第二频率电磁波信号并与所述数字编码信息配对成功后点火放烟。

发烟体接收到识别信息标示相匹配的信号后便控制发烟药点火电路发出点火电流，引燃外部发烟显示装置，冒出触雷标示烟雾。

上述通过低频电磁波信号的衰弱速度快，传播距离小，以便控制可感知接收范围，使小范围内训练者的中继模块被触发，通过高频电磁波信号携带的身份识别信息准确控制只有与踩雷者身份匹配的发烟体才能被点燃，同时训练终端也能通过身份识别信息获得不同的训练者的触雷数量统计。

优选地，参见图1、图2，步骤S1中所述模拟雷体在受到挤压时发射第一频率电磁波信号的步骤包括：

步骤S11，任一触点受挤压后触发触雷检测与电源控制电路动作；

在本发明一实施例中，模拟雷体中包括三个触点开关，三个触点开关在电路板上的连线呈等边三角形布置，模拟雷体中连线成等边三角形分布的三个触点中的任一触点受挤压后触发触雷检测与电源控制电路动作；

在本发明的其他实施例中，触点开关的数量任意，布置的位置可根据地形和具体需要进行设置，例如多边形、正多边形、梯形、棱形、曲线形等。

步骤S12，触雷检测与电源控制电路控制发射电源向触雷信号发射模块、第一信号发射电路及功放电路供电的同时，向触雷信号发射模块发送触发信号；

步骤S13，触雷信号发射模块接收所述触发信号后触发第一信号发射电路发出第一频率正弦波信号；

步骤S14，所述功放电路对所述第一频率正弦波信号经放大后向外发射。

优选地，参见图1、图3、图5，步骤S13所述触雷信号发射模块接收所述触发信号后触发第一信号发射电路发出第一频率正弦波信号还包括与之并列的下属步骤：

步骤S13’所述触雷信号发射模块在接收所述触发信号后还向所述第二点火电路发送点火信号；所述第二点火电路接收所述点火信号后引燃所述第二发烟体放烟。

松脱机械保险后处于待机状态的雷体被人踩踏或装备车辆碾压后，地雷雷体达到击发机构击发条件后，触雷信号发射模块单片机立即供电开始工作，一方面单片机会控制电源电路始终处于接通状态，另一方面单片机产生20KHz的低频矩形波给功率放大电路放大后由环状线圈发射电磁波信号，同时单片机给一个有效信号给发烟药控制电路，使其给地下发烟模块点火，地下发烟模块释放出触雷标示烟雾。待以上动作完成后，单片机处于休眠状态，不再产生任何动作。由于第一发烟体设置在帽子上，在发烟不够浓烈时，不利于训练者感知，本方案中第二发烟体随着雷体一起埋设于地下，一旦雷体被踩踏，便会释放烟气，便于触雷者及时看到，如需进行下一次使用，需要将激发雷体从地下挖出，按下复位按钮即可二次使用。模拟雷体也可不从地下挖出重新设置，而可重复多次触发，以便训练使用，在此种情况下，只需将模拟雷体上的触发模式开关由单次触发位置，扳到多次触发位置即可。

优选地，参见图1、图4，步骤S2中所述中继模块在第一频率感知范围内接收所述第一频率电磁波信号，经与预设阈值比对一致后发射带有数字编码信息的第二频率电磁波信号的步骤包括：

步骤S21，谐振电路感应所述第一频率正弦波信号并经放大电路放大后传递给比较器；

步骤S22，比较器接收放大的第一频率正弦波信号并将预设数量周期的第一频率正弦波信号(为一种具体的电磁波信号)的频率与阈值比较，在两者结果一致时触发中继模块模块；

步骤S23，中继模块模块触发第二信号发射电路发出带有数字编码信息(用于身份识别)的第二频率电磁波信号。

当中继模块LC谐振电路检测到相应的电磁波信号后，小信号放大电路将此信号进行电压放大并经比较器电路进行电平比对，达到一定的条件则比较器输出有效信号，单片机检测到此有效信号后控制无线发射模块发射带有信息识别标示的433M无线信号，此信号发射持续3s，之后中继进入休眠状态，如需继续使用需先按压中继关机键，而后按压开机键重新开机。

优选地，步骤S3中所述训练终端在第二频率感知范围内接收所述第二频率电磁波信号并识别所述数字编码信息对应的训练者信息，以获得不同训练者的触雷信息的步骤包括：

训练终端接收所述第二频率电磁波信号后，提取所述第二频率电磁波信号携带的数字编码信息并与存储在数据库中的身份数据对比；

识别该数字编码信息对应的身份信息和组别信息，在该组别信息中的触雷数量加1；

停止该身份信息的模拟雷体的使用权，使其自动退出模拟对抗训练。

在本发明一实施例中，训练终端接收所述第二频率电磁波信号后，提取第二频率电磁波信号中的数字编码信息传递到电脑(可以是远程的电脑，也可以是终端自身的电脑)，经与电脑的数据库中的身份数据对比，识别出触雷人员的个人信息和组别信息，在该组别触雷人员数量信息中加1；同时，通过模拟训练系统的装备控制系统，停止该人员的模拟武器装备(模拟雷体)使用权，使其自动退出模拟对抗训练。

步骤S4中所述发烟体接收所述第二频率电磁波信号并与所述数字编码信息配对成功后，点火放烟的步骤包括：

第二信号接收电路接收所述第二频率电磁波信号后传递给发烟控制模块；

发烟控制模块提取所述第二频率电磁波信号中的数字编码信息并与预设编码进行配对，在配对成功时触发第一点火电路发出点火电流，点燃第一发烟体。

实施例二

与上述实施例一对应地，提供一种地雷模拟训练系统，包括训练终端、模拟雷体、中继模块和发烟体；

所述模拟雷体包括：

外壳，用于封装与承载以下组成模块；

触雷信号发射模块，设置在所述外壳内，用于在受到挤压时发射第一频率电磁波信号；

模拟雷体根据训练需要，可以选择防步兵地雷也可以选择防坦克地雷，只要对这些雷体模型做部分改动即可将本模拟系统植入其内，实现地雷的模拟训练。由于研究时间和其他研究条件的限制本研究仅选取了某型防步兵地雷作为示例，对本地雷模拟训练系统进行了研究开发。模拟雷雷体的外观和保险装置与实际地雷完全一致。从而可以实现地雷布设与搜排的相关训练内容。

模拟地雷雷体与需要模拟的实际型号的地雷外形、尺寸、重量完全一致，与实际的地雷相匹配。模拟地雷雷体与实际的地雷具有相同的保险机构，以完全仿真的操作程序来进行操作训练，在单次触发模式下，雷体一旦触发完成后即进入休眠状态，不能二次击发，如需再次使用必须按压雷体内电路板上的复位键，重新启动雷体触发信号发射模块。雷体仅能一次触发的设计，使雷体的作战性能与真雷相同，并可用于机械化排雷和爆炸排雷科学实验，以精确评估机械化排雷和爆炸方式排雷的效果。

触雷信号发射模块主要由电源、单片机、触雷检测与电源控制电路、功率放大与信号发射电路、发烟模块点火电路等组成；触雷信号发射模块电路板上设置三个触点，确保雷体上盖在任何一侧受到挤压或踩踏时，均能感受到触发信号，雷体受到触发后，触雷信号发射模块可以发射低频信号，同时还可发出引燃雷体内部发烟模块的电流，引燃发烟模块进行触雷烟雾显示。触雷信号发射模块发射的信号为20KHz低频正弦波信号，此类信号具备强度和波形随距离衰减快，近距离可识别度受外界环境影响小，识别准确度高等特点；触雷信号发射模块发出的低频正弦波信号的感知距离可被限制在0.5～1.0m的范围内，可以有效避免雷体触发信号，被附近未触雷人员和车辆的中继器接收识别，并误触发附近未触雷人员和车辆装备的发烟装置；触雷信号感知发射模块释放出的引燃电流大于1.0A，能够确保在0.1s时间内可靠引燃连接于雷体的发烟装置；触雷信号发射模块发射出的触发信号可持续发射0.5s，这样既可确保中继模块有足够的时间接收到触发信号，也可避免其他未触雷目标因位置变化引起误触发；雷体在未受到触动时，电路板处于断路状态，以保障雷体电量可以长时间待机，待机时间大于72h。

所述中继模块，在第一频率感知范围内接收所述第一频率电磁波信号，经与阈值比对一致后发射带有用于身份识别的数字编码信息的第二频率电磁波信号；

中继模块主要由外包装盒、锂电池、LC谐振器、小信号放大电路、比较器电路、单片机和433M无线信号发射电路等组成；中继模块通过LC谐振电路感应捕捉触雷信号发射模块发射出的20KHz低频正弦波信号，通过放大电路对LC谐振电路感应得到的低频信号进行放大后，电路板上的单片机对低频信号波形频率进行比对，如果3个周期的波形频率与预设在单片机中的比对条件一致，中继模块便会发射出带有数字编码信息的433M高频信号，从低频信号的接收识别到高频信号的发出时间小于0.01ms，发射持续时间不小于3s，高频信号发出后，中继模块即进入休眠状态，如果需要再次使用，需对其进行关机重启；中继模块发出的信号在无障碍的开阔场地中，可在不小于50m范围被接收感知。此外，中继模块还具有与外部发烟体控制模块随机配对设置功能，在中继模块开机的状态下，按住中继模块的配对信号发射键，中继模块便会发射带有固定数字编码的配对信息。

所述训练终端，在第二频率感知范围内接收所述第二频率电磁波信号并识别所述数字编码信息，以获得不同数字编码信息所对应训练者的触雷统计信息；

所述发烟体包括：

发烟控制模块，接收所述第二频率电磁波信号并与所述数字编码信息配对成功后触发点火信号；

第一发烟体，接收所述点火信号后点燃其内部的发烟剂放烟。

发烟控制模块主要由外盒及固定夹、锂电池、433M无线接收电路、发烟模块点火电路等据部分组成，发烟控制模块，对接收到的带数字编码的信息进行识别，当识别到与自己配对数字编码信息相一致的信号后，控制芯片会发出发烟模块发火电流，点燃外部发烟模块。外部发烟体模块感知、判断和发出点火电流的时间小于0.01s，发出的发烟模块点火电流不小于1.0A，持续时间为3s，而后进入休眠状态，如果再次使用需对其进行关机重启。此外，中继信号接收及外部发烟体控制模块具有配对数字编码信息学习记忆功能，该模块在开机情况下，按住电路板上的对码键后便进入学习程序，自动搜索中继模块发出的带数字编码的配对信息，并进行记忆存储替代原有配对数字编码信息，此信息不受模块关机断电的影响，如不进行对码设置，此信息将一直保存在中继信号接收机外部发烟体控制模块的储存芯片中；

发烟体主要由发烟体外壳、电引火头与绞线以及发烟剂等三部分组成。发烟体既可配合雷体埋入地下使用，也可配合外置发烟显示器使用。

发烟体在使用前与其他模块分开放置，确保储运安全，在使用时可通过简易的插拔接头快速完成设置。用于雷体的发烟体可以设置在雷体内部，也可设置在雷体外部，此发烟体在被引燃后可以发出有色烟雾，发烟时间大于30s。用于外置发烟显示器的发烟体引燃后能发出有色烟雾，释放时间大于10s。发烟体的电引火头，采用已知的发烟剂，在1.0A电流作用下，药头引燃时间小于25ms，发烟体中发烟剂无毒，存放安定性好，可储存期大于半年，引燃后可依据需求发出白色、黄色、红色及蓝色等颜色的烟。本实施例中的第一发烟体用于外置。

优选地，所述触雷信号发射模块包括电路板和设置在所述电路板上的发射电源、至少三个触点开关、触雷检测与电源控制电路、触雷信号发射模块、第一信号发射电路及功放电路；

所有所述触点开关并联且其中三个触点开关布置在所述电路板的三个不同侧边；

任一个触点开关被触发后均导致触雷检测与电源控制电路动作，使得发射电源向触雷信号发射模块、第一信号发射电路及功放电路供电，同时向触雷信号发射模块发送触发信号；

触雷信号发射模块接收所述触发信号后触发第一信号发射电路发出第一频率正弦波信号，所述第一频率正弦波信号经所述功放电路放大后向外发射。

所述触雷信号发射模块还包括与所述发射电源连接的第二点火电路、与所述第二点火电路连接的第二发烟体；所述触雷信号发射模块在接收所述触发信号后还向所述第二点火电路发送点火信号；所述第二点火电路接收所述点火信号后引燃所述第二发烟体内部的发烟剂放烟。

作为本发明一实施例，参见图2，触雷信号发射模块设置在模拟雷体内部，主要由三个触点开关、触发模式转换开关、触雷检测与电源控制电路(踩雷检测与电源控制电路)、单片机一(相当于触雷信号发射模块)、功率放大电路、环状发射天线、电源一(发射电源)、复位电路、发烟体点火电路一(第二点火电路)、点火电路一与雷体点火电路插座连接线等组成。发烟体点火电路与发烟体连接。低频信号发射电路(第一信号发射电路)集成在单元机内部。

所述触雷信号发射模块触发模式转换开关处于单次触发模式时，触发模块的电路板上设置三个触点开关，所述三个触点开关设置在触发模块的外缘，三个触点开关的连线构成一等边三角形，以确保雷体上盖在任何一侧受到大于雷体触发条件的挤压或踩踏时，均能触发其中一个或多个触点开关。触点受到触发后，触雷检测与电源控制电路被接通，单片机一开始工作。触发模块在单片机一预设程序的控制下，一方面使电源与触雷检测与电源控制电路、单片机一、低频信号发射电路、功率放大电路、点火电路始终处于接通状态，另一方面控制低频信号发射电路产生20kHz的低频正弦波信号给功率放大电路，低频正弦波经放大电路放大后，由环状天线发射；环状天线持续发射低频信号0.5s后，单片机一接通发烟体模块点火电路一，电路释放点火电流，电流持续时间为0.5s。待以上动作完成后，单片机一处于休眠状态，不再产生任何动作，如需再次使用，只需按下复位电路上的复位按钮即可。

如果触发模式转换开关处于复触发模式时，所述触点开关受到触发后，触雷信号感知与发射模块工作流程与单次触发模式相同，只是所有流程完成后，触雷信号感知与发射模块又回到待机状态，可以二次触发。

触雷信号发射模块发射的信号为20kHz低频正弦波电磁信号，此类信号具备强度和波形随距离衰减快，近距离可识别度受外界环境影响小，识别准确度高等特点，因此触雷信号发射模块发出的低频正弦波电磁信号的感知距离在发射电路的发射功率控制在2.25w时，感知距离可被限制在0.5～1.0m的范围内，从而可以有效避免雷体触发信号被附近未触雷人员和车辆的中继模块接收识别，误触发附近未触雷人员和车辆装备的发烟装置。触发模块发射出的低频信号持续时间被单片机一控制为0.5s，这样既可确保中继模块有足够的时间感知到触发信号，也可避免因运动目标位置变化引起误触发；雷体在未受到触动时，电路板处于断路状态，以保障雷体电量可以长时间待机，待机时间大于72h。发烟药点火电路释放出的引燃电流大于1.0A，能够确保在0.1s时间内可靠引燃连接于雷体的发烟体模块。

优选地，参见图3，所述中继模块包括：中继电源(锂电池)、LC谐振电路以及分别与中继电源连接的小信号放大电路、比较器电路、中继模块模块(单片机)、第二信号发射电路(433M无线发射)；

所述谐振电路感应所述第一频率正弦波信号并经放大电路放大后传递给比较器；

比较器接收放大的第一频率正弦波信号并将预设数量周期的第一频率正弦波信号的频率与阈值比较，在两者结果一致时触发中继模块模块；

中继模块模块触发第二信号发射电路发出带有身份识别信息的第二频率电磁波信号，所述身份识别信息为数字编码信息。

在本发明一实施例中，中继模块为雷体外部的独立模块，主要包括外壳二、及设置在外壳二内部的锂电池二、LC谐振器、小信号放大电路、比较器电路、单片机二(图2中显示为单片机)和433MHz无线信号发射电路、关机键二、开机键二和对码键二等。

该中继模块封装于防水外壳内，利用3.7v锂电池供电。按压开机键后，锂电池开始为模块供电，当LC谐振感应电路感应到低频信号后，小信号放大电路便会对信号进行电压放大，而后传输给比较器电路，由比较器电路进行电平比对，如果信号在3个周期内的波形频率与预设在比较器电路中的比对条件一致，则比较器输出有效信号，单片机二检测到此有效信号后将控制无线信号发射电路发射带有数字编码信息的433MHz高频信号。单片机二通过程序控制无线发射器发射高频电磁波的持续时间，预设持续发射时长为3s。高频信号发出后，所述中继模块进入休眠状态，如果需要再次使用，需先按压关机键，而后按压开机键重新开机。

中继模块在开机状态下，按压对码键，单片机二可以发射带有固定数字编码的电磁波，以便与外部发烟体控制模块进行配对设置。中继模块发出的信号在无障碍的开阔场地中，可在不小于50m范围被接收感知。

优选地，参见图4，所述发烟控制模块包括：烟控电源(锂聚合物电池)以及分别与所述烟控电源连接的第二信号接收电路、第一点火电路(发烟体点火电路)；

所述第二信号接收电路接收所述第二频率电磁波信号后传递给发烟控制模块；

发烟控制模块提取所述第二频率电磁波信号中的数字编码信息并与预设编码进行配对，在配对成功时触发第一点火电路发出点火电流，以引燃发烟体；

在本发明一实施例中，所述发烟控制模块为独立模块，主要包括：外壳三及设置在外壳三内部的锂电池三、开机键三、关机键三、对码键三、433MHz无线接收电路、编码信息比对电路、单片机三、点火电路二、编码信息存储芯片等。

发烟控制模块的电路板封装在防水的外壳中，外壳可通过下部的四个螺钉将自身固定在钢盔或其它可能触雷目标的顶部，同时外壳还可通过自身卡槽固定发烟体模块。按压外壳上的开机键，3.7v锂电池开始对该模块供电，模块的433MHz无线接收电路接开始接收外部电磁信号，当该模块收到带有数字编码信息的433MHz高频信号后，单片机三控制编码信息比对电路将接收到的编码信号与储存芯片中的编码信号进行识别比对判断，如果信号编码与储存芯片中的配对数字编码信息相一致，控制芯片会发出点火电流，点燃发烟体模块，而后进入休眠状态，如果需要再次使用，需先按压关机键，而后按压开机键重新开机。

发烟控制模块在开机状态下，按下中继模块的对码键，中继模块发出对码信息时，按下外控模块对码键3s，外控模块单片机三自动将接收到的新编码信息覆盖存储模块中的原有编码信息，从而完成中继模块与外部发烟体控制模块的重新配对，此对码信息的存储不受模块关机断电的影响，在下一次对码设置前，此信息将一直保存在存储芯片中。

该外控模块单片机三从接收、识别、判断信号到发出点火电流的时间小于0.01s，发出的点火电流不小于1.0A，持续时间为3s。

发烟体为独立模块，其主要由外壳四、及设置在外壳四内部的电引火头以及发烟剂等三部分组成。该模块可以与雷体点火电路插座相连接，使用时与雷体一起埋置在地下；其也可利用发烟控制模块上的卡槽与发烟控制模块连接在一起，使用时与发烟控制模块一起被固定在触雷对象的顶部。本实施例中的第二发烟体与雷体一起埋设在地下。

发烟体的电引火头与发烟剂包裹在具备防水、防潮性能的外壳中，电引火头的两根绞线与触发模块或者外控模块的点火电路相连，当电引火头感受到由触发模块或者外控模块传来的点火电流后，电引火头被激发，从而点燃发烟剂，燃烧的发烟剂生成烟雾和气体，烟雾在压力作用下从壳体喷射出来。

所述训练终端包括：第二信号接收电路、身份识别模块及显示模块；

所述第二信号接收电路接收所述第二频率电磁波信号后传递给身份识别模块；参见图5中的高频无线信号接收电路；

所述身份识别模块提取所述第二频率电磁波信号中的数字编码信息并与预存的编码进行比对，在两者一致时将该数字编码信息对应的训练者身份的触雷数量加1；参见图5中的编码信息比对电路、单片机四和触雷编码信息存储芯片和触雷信息读取口；

所述显示模块用于显示所有数字编码信息对应的训练者身份的触雷数量。

作为本发明一具体实施例，参见图5，电源经电路开关控制向高频无线信号接收电路(高频无线信号接收电路1、高频无线信号接收电路2、……、高频无线信号接收电路n)、编码信息比对电路(编码信息比对电路1、编码信息比对电路2、……、编码信息比对电路n)和单片机四供电；高频无线信号接收电路用于接收第二频率电磁波信号，然后经编码信息比对电路提取数字编码信息；单片机四通过无线通信网络和触雷信息读取口读取存储在触雷编码信息存储芯片中的数字编码信息，并将数字编码信息与存储在触雷编码信息存储芯片中的数字编码信息进行比对，在两者一致时将该数字编码信息对应的训练者身份的触雷数量加1；

在本发明一优选实施例中，触雷编码信息存储芯片中的数字编码信息是预先设置好的，例如数字1对应1#发烟体佩戴的训练者的身份信息和组别，数字2对应2#发烟体佩戴的训练者的身份信息和组别，在提取到数字2时，就能调取2#发烟体佩戴的训练者的身份信息和组别信息，上述数字编码信息与训练者的身份信息和组别信息的映射表存储在触雷编码信息存储芯片中，并意味着该训练者触雷，他所处的组别触雷数量增加1。若干终端在不停的接收高频无线信号，每次接收后都会提取数字编码信息，并经比对电路比对后与存储的映射关系表比对，调取触雷者信息以显示。

所述中继模块和所述发烟控制模块在开机状态下，按压对码键二，单片机二可以发射带有固定数字编码的电磁波，再按压对码键三3秒，单片机三自动将接收到的数字编码信息保存在存储芯片中，完成所述中继模块和所述发烟控制模块的配对；重复上述过程，可以实现重新配对；数字编码信息的存储不受模块关机断电的影响；

触雷信号发射模块电路本领域的技术人员可根据上述方案进行设计，所述触雷信号发射模块触发模式转换开关处于单次触发模式时，所述触点开关受到触发后，所述触雷检测与电源控制电路被接通，单片机一开始工作；在单片机一的控制下，电源与触雷检测与电源控制电路、单片机一、低频信号发射电路、功率放大电路、点火电路一始终处于接通状态；同时单片机一控制低频信号发射电路产生20kHz的低频正弦波给功率放大电路，低频正弦波经放大电路放大后，由环状天线发射；低频信号发射电路工作0.5s后，单片机一接通发烟体模块点火电路一，电路释放点火电流，电流持续时间为0.5s，点燃与模拟雷体连接的发烟体模块；待以上动作完成后，单片机一处于休眠状态，不再产生任何动作，如需再次使用，需按下复位电路上的复位按钮；

如果触发模式转换开关处于复触发模式时，所述触点开关受到触发后，触雷信号发射模块工作流程与单次触发模式相同，只是所有流程完成后，触雷信号发射模块又回到待机状态，可以二次触发。

触雷信号发射模块发出的低频正弦波电磁信号的感知距离在发射电路的发射功率控制在2.25w，感知距离可被限制在0.5～1.0m的范围内。触雷信号发射模块发射出的低频信号持续时间被单片机一控制为0.5s，这样既可确保中继模块有足够的时间感知到触发信号，也可避免因运动目标位置变化引起误触发。雷体在未受到触动时，电路板处于断路状态，以保障雷体电量可以长时间待机，待机时间大于72h。发烟药点火电路释放出的引燃电流大于1.0A，能够确保在0.1s时间内可靠引燃连接于雷体的发烟体模块。

中继模块电路本领域的技术人员可根据上述方案进行设计，在开机状态下，当所述LC谐振感应电路感应到所述触雷检测与电源控制电路发射的低频正弦波信号后，小信号放大电路对信号进行电压放大，而后传输给比较器电路，由比较器电路进行电平比对，如果信号在3个周期内的波形频率与预设在比较器电路中的比对条件一致，则比较器输出有效信号，单片机二检测到此有效信号后将控制无线信号发射电路发射带有数字编码信息的433MHz高频信号；单片机二通过程序控制无线发射器发射高频电磁波的持续时间，预设持续发射时长为3s。高频信号发出后，所述中继模块进入休眠状态，如果需要再次使用，需先按压关机键，而后按压开机键重新开机；

中继模块发出的信号在无障碍的开阔场地中，可在不小于50m范围被接收感知。

发烟控制模块电路图本领域的技术人员可根据上述方案进行设计，所述外部发烟体控制模块在开机状态下，所述433MHz无线接收电路接收到由所述雷体触发信号接收与转发中继模块发射的带有数字编码信息的433MHz高频信号后，单片机三控制编码信息比对电路将接收到的数字编码信号与储存芯片中的数字编码信号进行识别比对判断；如果接收到的数字编码信息与储存芯片中的数字编码信息相一致，控制芯片会发出点火电流，点燃与外控模块连接的发烟体模块，而后进入休眠状态；如果需要再次使用，需先按压关机键，而后按压开机键重新开机；

该发烟控制模块单片机三从接收、识别、判断信号到发出点火电流的时间小于0.01s，发出的点火电流不小于1.0A，持续时间为3s。

上述技术方案，使用地下和外部发烟形式标示触雷者信息。通过低频信号传输雷体触发信息，将信号可感知距离控制在较小范围内，利用低频信号接收和可识别高频信号发射电路作为中继，确保了低频信号的准确识别的同时，防止了信号的误识别。此外中继发出的高频信号具有身份识别信息，使得模拟地雷可以介入实兵对抗系统。

地雷模拟训练系统以模块化、多功能化和可重复使用为设计理念，将低频无线信号和高频编码信号发射接收技术和化学声烟技术融入模拟雷的设计。新型模拟雷外观、保险机构与真雷高度一致，可无线发送触雷者信息，精准识别触雷者，该模拟训练系统可用于防步兵与防坦克地雷布设及搜排教学与实兵对抗训练。

模拟地雷雷体、触发发射模块、中继模块及发烟体控制模块的主体部分可重复使用，每次使用时插接烟雾器即可。模拟地雷形成的烟雾具一定浓度和一定的喷射速度，发出的烟雾安全无毒、无强烈刺激气味、无化学腐蚀作用；各模块的组装操作简单，更换便捷，安全可靠。新型模拟地雷适于部队相关教学、训练及在演习中使用，具有较好的经济效益和较大的军事训练实际应用价值。模拟地雷安全、可靠，能够逼真地展现未来战场中的地雷场情况，对锻炼官兵的战时心理素质和部队提高训练效果有着积极的意义。

本专利提出的地雷模拟训练系统可有效提高地雷训练的实战化水平，使得相关训练效果更加贴近实战，克服了现有教练雷训练不能显示地雷的触发状态，训练效果不易判别的问题；地雷模拟训练系统可能发射带身份识别数据的信息，触雷者数据可以实时接入实兵对抗训练系统；模拟地雷外形、结构原理与真雷相同，可通过烟雾剂精准显示触发者，可利用无线信号精确识别雷体触发者，触雷者信息可实时传入实兵对抗训练系统。

综上，本发明的模拟地雷，同时具备两种显示方式，一种是雷体触发后可以在地下发烟，此种显示形式的地雷主要用于地雷的布设和排除训练，另一种是发烟装置固定在车辆或训练者身体上，地下布设的雷体受到触发后，可发出无线信号，激发车辆或身体上携带的发烟体使其发烟，此种显示方法主要用于大规模的演练或演习。本发明的地雷地雷训练系统，克服了现有教练雷训练不能显示地雷的触发状态，训练效果不易判别，及现有模拟雷训练不能发射可识别触雷者信息，训练数据不能实时接入实兵对抗训练系统的问题，为布、排雷训练效果更加贴近实战提供了手段。

模拟雷体具备两种触发模式，即单次触发模式和复触发模式，两种触发模式可以依据训练演习需求随时调整；在单次触发模式下，雷体一旦触发完成后即进入休眠状态，不能二次击发，如需再次使用必须按压雷体内触发模块电路板上的复位键，重新启动触发模块。在复触发模式下，同一雷体可以被反复多次触发，以方便训练使用。模拟地雷可发射带身份识别数据的信息，触雷者数据可以实时接入实兵对抗训练系统，模拟地雷不仅可通过烟雾剂精准显示触发者，同时还可利用无线信号精确识别雷体触发者，从而克服了现有教练雷训练时不能显示地雷的触发状态，训练效果不易判别的问题，同时解决了现有模拟雷训练不能发射可识别触雷者信息，训练数据不能实时接入实兵对抗训练系统的问题。

模拟地雷的各模块的组装操作简单，发烟体模块更换便捷，安全可靠。雷体、触发模块、中继模块及外控模块可重复使用，每次使用时插接发烟体模块即可，方便快捷，节约训练成本。

为实战化训练构设真实雷场环境提供了一种新型训练器材，解决了专业训练和对抗演练中训练效果与实战差距较大的问题，为对抗演练评判雷场作用提供了新手段，在院校教学、专业训练和实兵对抗演练中具有广阔的应用前景。具体如下：

1、新型模拟地雷解决了训练和演习过程中布(扫)雷训练与实战差距大，训练效果不易评判，训练方式单一的问题。

2、创造地解决了模拟地雷触发信号感知、控制信号的发送、对比识别和发烟控制等关键技术，实现了在专业训练过程中地雷触发信息多样化显示、识别和统计，模拟雷触发信息可接入实兵对抗系统，为评估扫雷作业效能和评判演练效果提供了新的技术手段。

3、该模拟雷触发机构与实装相同，触雷信息显示精准、可重复使用、操作简单、安全可靠，效费比高，效益显著。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种地雷的模拟训练方法，其特征在于，包括以下步骤：

模拟雷体在受到挤压时发射第一频率电磁波信号；

中继模块在第一频率感知范围内接收所述第一频率电磁波信号，经与预设阈值比对一致后，发射带有数字编码信息的第二频率电磁波信号；

训练终端在第二频率感知范围内接收所述第二频率电磁波信号并识别所述数字编码信息对应的训练者信息，以获得不同训练者的触雷信息；

发烟体接收所述第二频率电磁波信号并与所述数字编码信息配对成功后点火放烟。

2.如权利要求1所述地雷的模拟训练方法，其特征在于，所述模拟雷体在受到挤压时发射第一频率电磁波信号的步骤包括：

任一触点受挤压后触发触雷检测与电源控制电路动作；

触雷检测与电源控制电路控制发射电源向触雷信号触雷信号发射模块、第一信号发射电路及功放电路供电的同时，向触雷信号触雷信号发射模块发送触发信号；

触雷信号触雷信号发射模块接收所述触发信号后，触发第一信号发射电路发出第一频率正弦波信号；

所述功放电路对所述第一频率正弦波信号经放大后向外发射。

3.如权利要求2所述地雷的模拟训练方法，其特征在于，所述触雷信号触雷信号发射模块接收所述触发信号后，触发第一信号发射电路发出第一频率正弦波信号还包括：

所述触雷信号触雷信号发射模块在接收所述触发信号后，还向第二点火电路发送点火信号；

所述第二点火电路接收所述点火信号后，引燃第二发烟体放烟。

4.如权利要求2或3所述的地雷模拟训练方法，其特征在于，所述中继模块在第一频率感知范围内接收所述第一频率电磁波信号，经与预设阈值比对一致后，发射带有数字编码信息的第二频率电磁波信号的步骤包括：

谐振电路感应所述第一频率正弦波信号并经放大电路放大后传递给比较器；

比较器接收放大的第一频率正弦波信号并将预设数量周期的第一频率正弦波信号的频率与阈值比较，在两者结果一致时触发中继模块；

中继模块触发第二信号发射电路发出带有数字编码信息的第二频率电磁波信号。

5.如权利要求4所述地雷模拟训练方法，其特征在于，所述训练终端在第二频率感知范围内接收所述第二频率电磁波信号并识别所述数字编码信息对应的训练者信息，以获得不同训练者的触雷信息的步骤包括：

训练终端接收所述第二频率电磁波信号后，提取所述第二频率电磁波信号携带的数字编码信息并与存储在数据库中的身份数据对比；

识别该数字编码信息对应的身份信息和组别信息，在该组别信息中的触雷数量加1；

停止该身份信息的模拟训练器材使用权，使其自动退出模拟对抗训练；

所述发烟体接收所述第二频率电磁波信号并与所述数字编码信息配对成功后点火放烟的步骤包括：

第二信号接收电路接收所述第二频率电磁波信号后传递给发烟控制模块；

发烟控制模块提取所述第二频率电磁波信号中的数字编码信息并与预设编码进行配对，在配对成功时触发第一点火电路发出点火电流，点燃第一发烟体。

6.一种地雷模拟训练系统，其特征在于，包括训练终端、模拟雷体、中继模块和发烟体；

所述模拟雷体包括：

外壳，用于封装与承载以下组成模块；

触雷信号发射模块，设置在所述外壳内，用于在受到挤压时发射第一频率电磁波信号；

所述中继模块，在第一频率感知范围内接收所述第一频率电磁波信号，经与阈值比对一致后发射带有数字编码信息的第二频率电磁波信号；

所述训练终端，在第二频率感知范围内接收所述第二频率电磁波信号并识别所述数字编码信息，以获得不同数字编码信息所对应训练者的触雷统计信息；

所述发烟体包括：

发烟控制模块，用于接收所述第二频率电磁波信号并与所述数字编码信息配对成功后触发点火信号；

第一发烟体，接收所述点火信号后点燃第一发烟体内部的发烟剂放烟。

7.如权利要求6所述的地雷模拟训练系统，其特征在于，所述触雷信号发射模块包括电路板和设置在所述电路板上的发射电源、至少三个触点开关、触雷检测与电源控制电路、触雷信号发射模块、第一信号发射电路及功放电路；

所述触点开关并联且其中三个所述触点开关布置在所述电路板的三个不同侧边；

任一个触点开关被触发后均导致触雷检测与电源控制电路动作，使得发射电源向触雷信号触雷信号发射模块、第一信号发射电路及功放电路供电，同时向触雷信号触雷信号发射模块发送触发信号；

触雷信号触雷信号发射模块接收所述触发信号后触发第一信号发射电路发出第一频率正弦波信号，所述第一频率正弦波信号经所述功放电路放大后向外发射。

8.如权利要求7所述的地雷模拟训练系统，其特征在于，所述触雷信号发射模块还包括与所述发射电源连接的第二点火电路、与所述第二点火电路连接的第二发烟体；

所述触雷信号触雷信号发射模块在接收所述触发信号后，还向所述第二点火电路发送点火信号；

所述第二点火电路接收所述点火信号后，引燃所述第二烟发体放烟。

9.如权利要求7或8所述的地雷模拟训练系统，其特征在于，所述中继模块包括：中继电源、谐振电路以及分别与中继电源连接的放大电路、比较器、中继模块模块、第二信号发射电路；

所述谐振电路感应所述第一频率正弦波信号并经放大电路放大后传递给比较器；

比较器接收放大的第一频率正弦波信号并将预设数量周期的第一频率正弦波信号的频率与阈值比较，在两者结果一致时触发中继模块模块；

中继模块模块触发第二信号发射电路发出数字编码信息的第二频率电磁波信号。

10.如权利要求9所述的地雷模拟训练系统，其特征在于，所述发烟控制模块包括：烟控电源以及分别与所述烟控电源连接的第二信号接收电路、发烟控制模块、第一点火电路；

所述第二信号接收电路接收所述第二频率电磁波信号后传递给发烟控制模块；

发烟控制模块提取所述第二频率电磁波信号中的数字编码信息并与预设编码进行配对，在配对成功时触发第一点火电路发出点火电流，点燃第一发烟体，放烟；

所述训练终端包括：第二信号接收电路、身份识别模块及显示模块；

所述第二信号接收电路接收所述第二频率电磁波信号后提取所述第二频率电磁波信号中的数字编码信息并传递给身份识别模块；

所述身份识别模块将所述数字编码信息与预存的编码进行比对，在两者一致时提取该数字编码信息对应的身份信息和组别信息，并在该组别信息中的触雷数量加1；停止该身份信息的模拟雷体的使用权，使其自动退出模拟对抗训练；

所述显示模块用于显示所有数字编码信息对应的训练者的触雷数量。