CN205561662U - 一种智能靶车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能靶车，包括控制系统和动力机构；所述控制系统包括主控模块、定位模块、方向检测模块、速度检测模块和动力控制系统，所述定位模块、方向检测模块、速度检测模块、动力控制系统分别与主控模块连接；所述定位模块用于采集靶车的坐标信息，所述方向检测模块用于检测靶车的姿态信息，所述速度检测模块用于检测靶车的当前速度；所述动力控制系统模块采集并发送靶车当前工作模式和靶车当前状态到主控模块，动力控制系统根据主控模块的命令控制动力机构输出动力。本实用新型着眼解决在野外环境下运动目标的模拟，采用轮式移动靶车车，行进的路线具有较大的灵活性，同时具有一定的越野性能，更适合在野外环境下使用，能够满足实战化条件下的训练要求。

Description

一种智能靶车

技术领域

本实用新型涉及自动控制领域，具体涉及一种智能靶车的控制系统。

背景技术

目前，公知的无人控制靶车技术，是利用卫星、数字地图对车辆进行导航控制，使用时视频采集器、雷达传感器、激光测距器等设备对车辆周围的交通状况进行了解，并使用地图对车辆进行导航，从而完成车辆的自动驾驶。但依照此技术方案完成自动驾驶的车辆需在标准道路上行驶，而无法在非标准道路或无人工修筑的道路的地面上完成自动行驶。

车形随机显示移动靶车能够模拟不同运动车辆的视觉、红外、电磁目标特征，主要用于野外实地环境下直瞄火力的战术射击训练，能够解决现阶段运动目标真实度不够的问题，具有操控简单、自主行驶、运动灵活、造型逼真等优点，能满足战术需求，在实战化演练作为火力平台的模拟目标。

实战化训练是提高军队作战能力重要途径，是“能打仗、打胜仗”的有力保障，无人移动靶车是用来模拟地面活动目标，考核坦克、火炮武器对地面活动目标打击精度的训练器材。目前，实弹演习训练场，装备有轨道式移动靶车、遥控移动靶车、数字地图控制移动靶车。轨道式移动靶车运动轨迹只能按照既设的轨道行进，且行进速度较慢，不能够模拟带实战背景的战术训练对目标的运动特征。无线遥控靶车，采用无线遥控技术，其控制距离有限(多为控制者可见视距)，想要超视距、实时控制，系统成本太高不利应用；数字地图控制移动靶车，是在数字地图上规划移动靶车行路线。移动靶车运行时，利用车载卫星定位器采集的位置坐标数据实现导航。依照此技术方案完成自动行驶需在标准道路上行驶，而无法在非标准道路或无人工修筑的道路的地面上完成自动行驶，不能满足实战化训练对模拟目标打击的要求然而这些靶车的运用环境多为既设环境，只能用于武器试验和射击训练，不能满足实战化训练对模拟目标打击的要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种智能靶车。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种智能靶车，包括控制系统和底盘；所述控制系统包括主控模块、定位模块、方向检测模块、速度检测模块和动力控制系统，所述定位模块、方向检测模块、速度检测模块、动力控制系统分别与主控模块连接；所述定位模块用于采集靶车的坐标信息，所述方向检测模块用于检测靶车的姿态信息，所述速度检测模块用于检测靶车的当前速度；所述动力控制系统模块采集并发送靶车当前工作模式和靶车当前状态到主控模块，动力控制系统根据主控模块的命令控制动力机构输出动力；所述底盘包括前部总成、中间连接总成和后部总成，所述前部总成用于靶车行驶过程中的控制和靶车各参数的监控；所述中间连接总成用于靶车前部总成、后部总成的连接和电池、控制器的安装，并为人员提供操作空间；后部总成主要用于后桥的安装。

优选的，所述前部总成与中间连接总成通过第一连接件连接，所述中间连接总成与后部总成通过第二连接件连接。

优选的，所述第一连接件包括固设于前部总成上的第一连接板和若干个螺栓，所述第一连接板上设有若干个通孔，所述螺栓穿过通孔插入中间连接总成内。

优选的，所述第一连接件还包括第二连接板，所述第二连接板与中间连接总成固定连接或与中间连接总成一体成型，所述第一连接板上设置有锥状凸台，所述第二连接板上设置有用于嵌入放置锥状凸台的凹槽。

优选的，所述第一连接件还包括第二连接板，所述第二连接板与中间连接总成固定连接或与中间连接总成一体成型，所述第二连接板上设置有锥状凸台，所述第一连接板上设置有用于嵌入放置锥状凸台的凹槽。

优选的，所述第二连接件包括固设于后部总成上的第三连接板和若干个螺栓，所述第三连接板上设有若干个通孔，所述螺栓穿过通孔插入中间连接总成内。

优选的，所述第二连接件还包括第四连接板，所述第四连接板与中间连接总成固定连接或与中间连接总成一体成型，所述第三连接板上设置有锥状凸台，所述第四连接板上设置有用于嵌入放置锥状凸台的凹槽。

优选的，所述第二连接件还包括第四连接板，所述第四连接板与中间连接总成固定连接或与中间连接总成一体成型，所棕第四连接板上设置有锥状凸台，所述第三连接板上设置有用于嵌入放置锥状凸台的凹槽。

优选的，所述靶车控制系统还包括与主控模块连接的电量检测模块。

优选的，所述动力控制系统包括分别与主控模块连接的电机控制模块、制动模块、方向控制模块、数显仪表盘、通信模块。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型着眼解决在野外环境下运动目标的模拟，采用轮式移动靶车车，行进的路线具有较大的灵活性，同时具有一定的越野性能，更适合在野外环境下使用，能够满足实战化条件下的训练要求。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本发明的结构简图；

图2为图1A-A向示意图；

图3为图2中I处放大图；

图4为第一连接件示意图；

图5为控制系统结构原理框图；

图6为超声波探测器原理框图；

图7为超声波发送驱动电路图；

图8为信号放大电路图；

图9为带通滤波电路图；

图10为信号比较电路图；

图11为电量检测模块原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

为了适应现代化作战训练任务要求，达到模拟真实战场作战的效果，本发明对静态或有规律移动状态的靶标进行了优化改进，让其可根据程序自行移动，且能够适应不同环境，不同路面的行驶要求。

为了增加移动靶标的重复利用率，降低部队在作战训练时对该项的费用开支，针对该情况，对基本型的移动把车进行了优化改进，并结合模块化设计，将其分段设计，达到局部损坏局部更换的效果。

基于此，本发明提供一种可拆卸靶车，包括底盘和控制系统，所述底盘包括前部总成1、中间连接总成2和后部总成3，所述前部总成用于靶车行驶过程中的控制和靶车各参数的监控；所述中间连接总成用于靶车前部总成、后部总成的连接和电池、控制器的安装，并为人员提供操作空间；后部总成主要用于后桥的安装。

前部总成主要由无缝钢管焊接而成，配套安装有前轮、悬架、转向器、油门、刹车等部件和器件，是整个靶车的控制单元；中间连接总成主要由钢板折弯配合无缝钢管焊接而成，上面分布有电池安装盒、座椅安装架级控制器等；后部总成由后部骨架、电动后桥、悬挂和主动轮组成，是靶车的动力和支持部分，主要由无缝钢管焊接而成。

优选的，所述前部总成与中间连接总成通过第一连接件连接，所述中间连接总成与后部总成通过第二连接件连接。

优选的，所述第一连接件包括固设于前部总成上的第一连接板5和若干个螺栓4，所述第一连接板上设有若干个通孔，所述螺栓穿过通孔插入中间连接总成内。

优选的，所述第一连接件还包括第二连接板6，所述第二连接板与中间连接总成固定连接或与中间连接总成一体成型，所述第一连接板上设置有锥状凸台7，所述第二连接板上设置有用于嵌入放置锥状凸台的凹槽8，或者所述第二连接板上设置有锥状凸台，所述第一连接板上设置有用于嵌入放置锥状凸台的凹槽。

第二连接件采用与第一连接件同样的结构，此处不再描述。

如图5所示，所述控制系统包括主控模块、定位模块、方向检测模块、速度检测模块和动力控制系统，所述定位模块、方向检测模块、速度检测模块、动力控制系统分别与主控模块连接；所述定位模块用于采集靶车的坐标信息，所述方向检测模块用于检测靶车的姿态信息，所述速度检测模块用于检测靶车的当前速度；所述动力控制系统模块采集并发送靶车当前工作模式和靶车当前状态到主控模块，动力控制系统根据主控模块的命令控制动力机构输出动力。

在本实施例中，该靶车控制系统还包括与主控模块连接的电量检测模块。

在本实施例中，该靶车控制系统还包括与主控模块连接的避障模块，所述避障模块包括对称设置在靶车车头两侧的第一障碍物检测仪和第二障碍物检测仪；所述第一障碍检测仪和第二障碍检测仪为超声波探测器。

如图6所示，在本实施例中超声波探测器包括：控制单元、超声波发送驱动电路、中周变压器、超声波收发一体探头、信号放大电路、带通滤波电路和信号比较电路。

所述控制单元与超声波发送驱动电路相连，用于输出周期性的脉冲串至超声波发送驱动电路。该周期性脉冲串的幅值优选为5V左右；所述控制单元采用单片机。

所述超声波发送驱动电路与中周变压器相连，用于将所述周期性的脉冲串转换为周期性的正弦波信号，并输出至中周变压器。

如图7所示，超声波发送驱动电路包括：三极管Q5、三极管Q4-A、三极管Q4-B、电阻R14-电阻R19、电阻R22和电阻R23，所述电阻R15的一端与控制单元的输出端相连，电阻R15的另一端与三极管Q5的基极相连，所述电阻R22的一端与三极管Q5的基极相连，电阻R22的另一端与三极管Q5的发射极相连，所述三极管Q5的集电极与电阻R23相连；所述电阻R16和电阻R18串联后与电阻R23并联，电阻R16与电阻R18的公共端与三极管Q4-B的基极相连，且电阻R16的非串联节点与三极管Q5的集电极相连，所述三极管Q4-B的发射极分别连接电源VCC和电阻R18的非串联节点；所述电阻R17和电阻R19串联后分别与三极管Q5的集电极和发射极相连，电阻R17和电阻R19的串联节点与三极管Q4-A的基极相连，且电阻R19的非串联节点与三极管Q5的发射极相连，所述三极管Q4-A的发射极分别连接地和电阻R19的非串联节点，所述电阻R14的两端分别与三极管Q4-A的集电极和三极管Q4-B的集电极相连，且三极管Q4-B的集电极一端为超声波发送驱动电路的输出端。

所述三极管Q5为NPN型三极管；所述三极管Q4-A为NPN型三极管；所述三极管Q4-B为PNP型三极管。可以看出，三极管Q4-A与三极管Q4-B的电源极性不同，使得该两个三极管始终处于一个导通、另一个截止的状态，也即该两个三极管推挽相连，使得超声波发送驱动电路成为推挽驱动电路，因此提高了超声波收发一体探头的驱动功率。

所述中周变压器与超声波收发一体探头相连，用于对所述周期性的正弦波信号进行升压处理后输出至超声波收发一体探头。经升压处理后的周期性的正弦波信号峰值优选为100V左右，从而更好地激励超声波收发一体探头发射超声波。

所述中周变压器具有体积小、成本低等优点，特别适用于对电路中的正弦波信号或脉冲信号等进行放大处理(即升压处理)；普通的变压器因体积较大、成本较高，即使具备信号放大功能，也不适宜替代中周变压器而应用于本发明所述超声波测距装置。

优选地，所述中周变压器的原边绕组的两端分别连接超声波发送驱动电路的输出端和地。

所述中周变压器的副边绕组的两端分别连接超声波收发一体探头。

所述超声波收发一体探头与信号放大电路相连，用于在受到升压后的周期性的正弦波信号的激励后，向障碍物发射超声波信号，该发射的超声波信号遇到障碍物后被反射，被反射的超声波信号(即超声波回波信号)与发射的超声波信号相比，具有一定的衰减，且待探测的距离(即发射点与障碍物的距离)越远，产生的衰减越严重；超声波收发一体探头还用于接收被障碍物反射的超声波信号，和产生与被反射的超声波信号对应的电压信号，且该电压信号的峰值与待探测的距离成反比，并将该电压信号输出至信号放大电路。

所述信号放大电路经带通滤波电路与信号比较电路相连，所述信号放大电路和带通滤波电路分别用于对超声波收发一体探头输出的电压信号进行放大和滤波处理后输出至信号比较电路。

如图8所示，所述信号放大电路包括：放大器IC5-A、电容C2、电容C6、电容C7、电容C10、电阻R1、电阻R5和电阻R11-电阻R13；所述电容C2和电阻R5串联，且电容C2的非串联节点与超声波收发一体探头相连，电阻R5的非串联节点与放大器IC5-A的负相输入端相连，所述电容C7和电阻R13并联后分别与放大器IC5-A的负相输入端和输出端相连，所述电阻R11和电阻R12串联，电阻R11和电阻R12串联的串联节点分别与放大器IC5-A的正相输入端和参考电源VREF相连，且电阻R11的非串联节点与电源VCC相连，电阻R12的非串联节点接地，所述电容C6与电阻R12并联，所述电容C10和电阻R1串联，且电容C10的非串联节点与放大器IC5-A的输出端相连，电阻R1的非串联节点为信号放大电路的输出端。

如图9所示，所述带通滤波电路包括：放大器U1-D、电容C8、电容C9、电阻R2和电阻R4。所述电容C8的一端与信号放大电路的输出端相连，电容C8的另一端与放大器U1-D的负相输入端相连，所述电阻R2的一端与信号放大电路的输出端相连，电阻R2的另一端接地，所述电阻R4的两端分别与放大器U1-D的负相输入端和输出端相连，所述电容C9的两端分别与信号放大电路的输出端和放大器U1-D的输出端相连，所述放大器U1-D的正相输入端与参考电源VREF相连，所述放大器U1-D的输出端为带通滤波电路的输出端。可见，所述带通滤波电路既能实现本发明的滤波功能，又具有结构简单的优点。

所述信号比较电路与控制单元相连，用于将带通滤波电路输出的经滤波处理后的电压信号转换为周期性脉冲信号，并输出至控制单元。

如图10所示，所述信号比较电路包括：放大器IC5-D、三极管Q1、电阻R3、电阻R6-电阻R8。所述放大器IC5-D的负相输入端与带通滤波电路的输出端相连，所述电阻R3和电阻R6串联，其串联节点与放大器IC5-D的正相输入端相连，所述电阻R3的非串联节点与电源VCC相连，所述电阻R6的非串联节点接地，所述电阻R7的一端与放大器IC5-D的正相输入端相连，电阻R7的另一端与三极管Q1的集电极相连，所述电阻R8的一端与三极管Q1的基极相连，电阻R8的另一端与控制单元的第一IO端口相连，所述三极管Q1的发射极接地，且所述放大器IC5-D的输出端为信号比较电路的输出端。

可见，当三极管Q1导通时，电阻R6和电阻R7并联分压，使得放大器IC5-D的正相输入端的电压变小，即正相阈值电压变小，因此，即使放大器IC5-D的负相输入端接收到的信号比较微弱(由发射点与障碍物的距离较远引起)，放大器IC5-D的输出端也能输出与超声波回波信号对应的周期性脉冲信号，进而增大了超声波测距装置的测量距离。

其中，三极管Q1优选为NPN型三极管。

所述控制单元还用于根据其输出的周期性脉冲串和信号比较电路输出的周期性脉冲信号得出测量距离。

优选地，所述控制单元包括脉冲产生模块、计时模块和计算模块；所述脉冲产生模块用于输出周期性的脉冲串；所述计时模块用于获取脉冲产生模块输出周期性脉冲串和信号比较电路输出周期性脉冲信号的时间差，所述计算模块用于根据所述时间差以及超声波在介质(一般为空气)中的传播速度计算得出测量距离。

在本实施例中，所述动力控制系统包括分别与主控模块连接的电机控制模块、制动模块、方向控制模块。

在本实施例中，该靶车控制系统还包括数显仪表盘、通信模块。

如图11虚线方框所示，电量检测模块包括充电电流检测模块、放电电流检测模块、控制模块以及输出模块。其中，充电电流检测模块用于检测电池充电时的充电电流。放电电流检测模块用于检测电池放电时的放电电流。控制模块根据充电电流和充电时间计算得到充电电量，并根据放电电流和放电时间计算得到放电电量，进一步根据充电电量或者放电电量以及在充电前或放电前预先存储的电池的剩余电量获得电池的当前电量。输出模块用于输出电池的当前电量。

在本实施例中，在充电器向电池充电时，控制模块获取充电电流检测模块检测到的充电电流，然后根据“安时法”将充电电流与充电时间相乘以得到充电电量，并进一步将充电电量与充电前预先存储的电池的剩余电量相加以得到电池的当前电量。

在本实施例中，在电池向负载提供电量时，控制模块获取放电电流检测模块检测到的放电电流，然后根据“安时法”将放电电流与放电时间相乘以得到放电电量，并进一步将放电前预先存储的电池的剩余电量与放电电量相减以得到电池的当前电量。

在本实施例中，控制模块还预先获取电池的规格信息，其中，规格信息包括电池的额定电量以及电池的电量随电压的变化关系等。在充电或者放电时，控制模块还进一步利用当前电量更新剩余电量，并且计算当前电量与额定电量的比值，以得到剩余电量的百分比，并由输出模块输出剩余电量百分比。

在本实施例中，充电电流检测模块可设置为检测电池的正极或者负极的充电电流。同理，放电电流检测模块也可设置为检测电池的正极或者负极的放电电流。

因此，通过检测电池充电和放电时的电流来获取电池的电量，解决了在电池充电和放电时因负载电流产生瞬变而使电池的电压产生非线性变化，从而不能仅通过检测电压来准确检测电池电量的问题，因此，本发明的电量检测系统具有较好的稳定性和较高的准确性。

在本实施例中，电量检测系统除了检测电池充电和放电的电流之外，还进一步检测电池的电压。具体地，电量检测系统还包括电压检测模块，其用于检测电池的电压，控制模块根据电压检测模块检测到的电压对剩余电量百分比进行标定。

详细而言，控制模块根据预先获取的电量随电压的变化关系预设第一电压阈值和第二电压阈值，其中，第一电压阈值大于第二电压阈值。控制模块将电压检测模块检测到的电压与预设的第一电压阈值和第二电压阈值比较，并在该电压大于或等于第一电压阈值时，将剩余电量百分比标定为100％，而在电压小于或等于第二电压阈值时，将剩余电量百分比标定为0％，并由输出模块输出标定结果。通过检测电池的电压来对电池的电量进行标定，使得本发明的电量检测系统的检测结果更准确。

在本实施例中，输出模块包括仪表、LED灯串以及HMI(Human Machine Interface，人机接口)模块。其中，HMI模块可以连接PC(Personal Computer，个人计算机)机、触摸屏或者工控机等。

在本实施例中，仪表与控制模块之间还包括D/A(Digital-Analog数模转换)模块以及DC/DC(Direct Current-Direct Current直流-直流变换)模块。

其中，D/A模块与控制模块建立通信，以根据控制模块获取的电池的剩余电量进行数模转换。DC/DC模块的输入端连接电池，由电池对其进行供电，控制端连接D/A模块，输出端连接仪表。其中，DC/DC模块根据D/A模块的输出调整电压比例，并输出该电压比例到仪表，以控制仪表的指针转动。本实施例中，LED灯串显示的数量和电池的剩余电量成正比。HMI模块连接的PC机、触摸屏或者工控机可通过图形、数字或者文字显示电池的剩余电量。因此，本发明的电池检测系统适用于不同厂家和不同规格的电池的电量检测，具有较好的通用性。

在本实施例中，电量检测系统还包括供电模块，供电模块连接电池，并对充电电流检测模块、放电电流检测模块、控制模块、输出模块以及电压检测模块进行供电。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种智能靶车，包括控制系统和底盘；其特征在于：所述控制系统包括主控模块、定位模块、方向检测模块、速度检测模块和动力控制系统，所述定位模块、方向检测模块、速度检测模块、动力控制系统分别与主控模块连接；所述定位模块用于采集靶车的坐标信息，所述方向检测模块用于检测靶车的姿态信息，所述速度检测模块用于检测靶车的当前速度；所述动力控制系统模块采集并发送靶车当前工作模式和靶车当前状态到主控模块，动力控制系统根据主控模块的命令控制动力机构输出动力；所述底盘包括前部总成、中间连接总成和后部总成，所述前部总成用于靶车行驶过程中的控制和靶车各参数的监控；所述中间连接总成用于靶车前部总成、后部总成的连接和电池、控制器的安装，并为人员提供操作空间；后部总成主要用于后桥的安装。

2.根据权利要求1所述的智能靶车，其特征在于：所述前部总成与中间连接总成通过第一连接件连接，所述中间连接总成与后部总成通过第二连接件连接。

3.根据权利要求2所述的智能靶车，其特征在于：所述第一连接件包括固设于前部总成上的第一连接板和若干个螺栓，所述第一连接板上设有若干个通孔，所述螺栓穿过通孔插入中间连接总成内。

4.根据权利要求3所述的智能靶车，其特征在于：所述第一连接件还包括第二连接板，所述第二连接板与中间连接总成固定连接或与中间连接总成一体成型，所述第一连接板上设置有锥状凸台，所述第二连接板上设置有用于嵌入放置锥状凸台的凹槽。

5.根据权利要求3所述的智能靶车，其特征在于：所述第一连接件还包括第二连接板，所述第二连接板与中间连接总成固定连接或与中间连接总成一体成型，所述第二连接板上设置有锥状凸台，所述第一连接板上设置有用于嵌入放置锥状凸台的凹槽。

6.根据权利要求2所述的智能靶车，其特征在于：所述第二连接件包括固设于后部总成上的第三连接板和若干个螺栓，所述第三连接板上设有若干个通孔，所述螺栓穿过通孔插入中间连接总成内。

7.根据权利要求6所述的智能靶车，其特征在于：所述第二连接件还包括第四连接板，所述第四连接板与中间连接总成固定连接或与中间连接总成一体成型，所述第三连接板上设置有锥状凸台，所述第四连接板上设置有用于嵌入放置锥状凸台的凹槽。

8.根据权利要求6所述的智能靶车，其特征在于：所述第二连接件还包括第四连接板，所述第四连接板与中间连接总成固定连接或与中间连接总成一体成型，所棕第四连接板上设置有锥状凸台，所述第三连接板上设置有用于嵌入放置锥状凸台的凹槽。

9.根据权利要求1所述的智能靶车，其特征在于：所述靶车控制系统还包括与主控模块连接的电量检测模块。

10.根据权利要求1所述的智能靶车，其特征在于：所述动力控制系统包括分别与主控模块连接的电机控制模块、制动模块、方向控制模块、数显仪表盘、通信模块。