CN205722504U - 一种头盔式信号接收机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种头盔式信号接收机，包括：激光接收装置、数据处理模块、红外通信模块、发烟装置；所述激光接收装置用于接收激光脉冲信号，并将其转换为电信号发往数据处理模块；所述红外通信模块用于与模拟火控激光发射机进行红外通信；所述数据处理模块用于并对信号进行译码，并是否被击中，在检测到击中信号后产生蜂鸣报警，触发发烟装置并中断红外通信；接收来自背带数据处理终端的指令；所述发烟装置，用于发出烟雾信号。

Description

一种头盔式信号接收机

技术领域

本实用新型属于模拟演习领域，具体涉及一种头盔式信号接收机。

背景技术

现有技术中，模拟演习训练往往形式单一、存在实兵对抗“抗不起来”的问题，由于器材功能不完备容易导致演习中“作弊”、“无敌”情况的发生。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种头盔式信号接收机，包括：激光接收装置、数据处理模块、红外通信模块、发烟装置；所述激光接收装置用于接收激光脉冲信号，并将其转换为电信号发往数据处理模块；所述红外通信模块用于与模拟火控激光发射机进行红外通信；所述数据处理模块用于对信号进行译码，并判断是否被击中，在检测到击中信号后产生蜂鸣报警，触发发烟装置并中断红外通信；接收来自背带数据处理终端的指令；所述发烟装置，用于发出烟雾信号。

优选地，头盔式信号接收机上的红外通信模块向模拟火控激光发射机发射红外光脉冲信号；当红外通信中断超过3秒时，则判定头盔式信号接收机与模拟火控激光发射机分离，将模拟火控激光发射机自动闭锁。

本实用新型还提供了一种激光对抗模拟系统，其特征在于：

包括如前所述的激光对抗模拟器；直瞄模拟器；间瞄模拟器、地雷模拟器、手雷模拟器；以及控制中心；所述直瞄模拟器；间瞄模拟器、地雷模拟器和手雷模拟器，用于发出信号，供背带式信号处理终端接收；所述控制中心，用于接收个背带式数据处理终端发回的战损信息以及位置信息；并下分发控制指令，兵力调整以及间瞄武器毁伤信息。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实 用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的激光对抗模拟器组成图；

图2-1至2-4分别示出了根据本实用新型的一个实施例的激光对抗模拟器实物图；

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的训练数字系统；

图4-1至4-2示出了根据本实用新型的一个实施例的模拟火控激光发射机的安装位置示意图；

图5示出了根据本实用新型的一个实施例的激光对抗模拟器的原理框图；

图6-1至6-3示出了根据本实用新型的一个实施例的激光对抗模拟器各组成部分的实物示意图；

图7示出了根据本实用新型的一个实施例的模拟火控激光发射机的原理框图；

图8示出了根据本实用新型的一个实施例模拟火控激光发射机中的脉冲整形电路；

图9示出了根据本实用新型的一个实施例的模拟火控激光发射机中的功率驱动电路；

图10示出了根据本实用新型的一个实施例的为红外接收单元框图；

图11示出了根据本实用新型的一个实施例的声光烟模拟弹驱动及在线检测电路；

图12示出了根据本实用新型的一个实施例的头盔式信号接收机框图；

图13示出了根据本实用新型的一个实施例的激光接收装置框图；

图14示出了根据本实用新型的一个实施例的背带式数据处理终端的框图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手 段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种激光对抗模拟器及控制方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

如图1所示，激光对抗模拟器包括模拟火控激光发射机、声光烟效果模拟弹、背带式数据处理终端、头盔式信号接收机。

图2-1至2-4分别示出了根据本实用新型的一个实施例的激光对抗模拟器实物图；其中图2-1为模拟火控激光发射机；图2-2为声光烟效果模拟弹；图2-3为头盔式信号接收机；图2-4为背带式信号处理终端。

激光对抗模拟器采用以光代弹的形式模拟打击过程。图3示出了训练数字系统的组成示意图。射手操作模拟火控激光发射机对合作目标进行瞄准跟踪，在击发的瞬间触发激光发射机发射激光编码脉冲，并通过发射声光烟效果模拟弹，发出火光、爆鸣音和烟雾，模拟发射时的声光烟特性。光脉冲信号经过大气信道传输后，被合作目标激光脉冲接收探头探测，并经整形，译码后判决毁伤，经无线信道上报控制中心。

射手身上穿戴有头盔式信号接收机、以及背带式信号处理终端；其中背带式信号处理终端上安装有激光接收探头和无线蓝牙接收装置，可接收各种激光模拟器发射的激光脉冲信号和地雷/手雷模拟器信号，自动判断毁伤类型，通过安装在头盔式信号接收机上的小型发烟和报警装置显示战损。

激光对抗模拟器中采用卫星定位模块进行位置确认，采用数传电台进行数据通信，可将位置、毁伤信息发送到演习的控制中心，同时，接收控制中心发出的各种控制信息和间瞄武器杀伤信息。激光对抗模拟器系统采用多种技术进行防作弊处理，其中模拟火控激光发射机与头盔式信号接收机、以及背带式信号处理终端之间采用红外通信方式相互关联，一旦模拟火控激光发射机与盔式信号接收机、或背带式信号处理终端分离，则激光对抗模拟器即刻闭锁该模拟火控激光发射机；类似地，而模拟火控激光发射机与火箭发射筒也必须连接在一起才能够完成击发过程，从而防止单独使用激光发射机进行对抗的作弊行为。

图4-1至4-2示出了根据本实用新型一个具体实施方式的模拟火控激光发射机的安装位置示意图。激光对抗模拟器充分利用了武器装备原有的机 械与电气结构，令使用者在操作动作和流程上与实装基本保持一致。

图5示出了激光对抗模拟器原理框图。根据本实用新型的一个具体实施方式，使用模拟火控激光发射机分别替代原装备上的简易火控系统(营属)或瞄准系统(连属)；所述模拟火控激光发射机内置光学瞄准镜、激光发射机、红外通信窗口；所述光学瞄准镜用于瞄准；所述激光发射机用于模拟射击；所述红外通信窗口用于红外通信。根据本实用新型的一个具体实施方式，所述模拟火控激光发射机留有与实装击发机信号线及激光测距机连接的接口，用于检测实装的击发信号和模拟测距信号。根据本实用新型的一个具体实施方式，模拟火控激光发射机可分为连属和营属两种类型，区别仅在于营属型多出一个测距接口，用于检测模拟测距信号。

所述模拟火控激光发射机与头盔式信号接收机之间通过红外窗口相互联系。头盔式信号接收机向模拟火控激光发射机发射红外光编码脉冲，表示操作手正常。一旦操作手被其他武器“击中”，头盔式信号接收机停止发送红外脉冲，表示该操作手已“战损”，模拟火控激光发射机也同时闭锁，禁止激光发射。在相反的方向上，模拟火控激光发射机也向头盔式信号接收机发射红外光编码脉冲，用于传输武器类型和编号。

根据本实用新型的一个具体实施方式，所述声光烟效果模拟弹采用实装的装弹和点火方式，弹量基数为6发。声光烟效果模拟弹与模拟火控激光发射机之间采用电缆相连，通过火箭发射筒内壁的两个导电塞触点供电。当扣动击发机时，模拟火控激光发射机感知到击发信号后，判断当前是否同时满足以下条件时：条件一：弹量多于1；条件二：已安装声光烟效果模拟弹；条件三：红外通信正常；模拟火控激光发射机发出指令，触发声光烟模拟弹的同时发射激光毁伤信息，如击中目标，则可将目标“击毁”。

根据本实用新型的一个具体实施方式，模拟火控激光发射机为营属模拟火控激光发射机时，还需进一步判断条件四：模拟测距已完成(营属模拟火控激光发射机专有)。

根据本实用新型的一个具体实施方式，当弹量为0，且红外通信正常的情况下，模拟火控激光发射机转入校射状态，可发出激光校靶编码信息供训练与调试使用，但不能触发声光烟模拟弹。

所述背带式数据处理终端，用于接收各种地面、空中直瞄、间瞄武器 模拟器激光脉冲信号、无线编码信号以及手雷、地雷模拟器的射频信号，经解码后判别毁伤，向头盔发送终止红外通信指令，触发发烟装置，通过无线数传电台，向控制中心报告当前位置、战损等信息，同时接收控制中心指令及间瞄武器打击信息等。根据本实用新型的一个具体实施方式，所述背带式数据处理终端还配有排雷接口，可连接排雷模拟器进行排雷操作。

所述头盔式信号接收机用于接收各种地面、空中轻重直瞄武器模拟器激光脉冲信号，并将信号传送给背带式数据处理终端，接收处理终端指令，与模拟火控激光发射机进行红外通信，并控制发烟和蜂鸣装置。

图6-1至6-3示出了激光对抗模拟器各组成部分的实物示意图，其中①为模拟火控激光发射机；②为火箭模拟弹；③为实装火箭筒；④为激光接收机探头；⑤为电子地雷接收机；⑥为数据通信电台；⑦为电子地雷信号接收器。

图7示出了模拟火控激光发射机的原理框图。所述模拟火控激光发射机包括光学瞄准镜、激光发射机和信号处理模块；所述光学瞄准镜用于瞄准目标；激光发射机用于发射激光；信号处理模块用于声光烟模拟弹驱动、与头盔进行红外通信以及击发、测距检测。

a)光学瞄准镜

光学瞄准镜性能指标与原装备瞄准镜一致，与激光发射机同轴安装，确保瞄准镜中心与激光发射机光斑中心近似重合。

b)激光发射机

激光发射机采用脉冲式激光二极管、驱动电路和光学准直组件构成，用于以光代弹模拟火箭弹的攻击过程。

由于激光器工作于大气环境中，为避开近红外吸收峰，降低接收机散弹噪声，激光器工作波长确定为850nm。工作模式选为脉冲驱动型，这样可以获得较高的峰值功率，较低的占空比，从而使激光器工作平均功率小，发热量低。

所述信号处理模块包括激光驱动电路、数据处理模块、红外通信模块、击发信号检测、测距信号检测(营属专有)、声光烟模拟弹驱动及在线检测电路。

①激光驱动电路

脉冲驱动激光器需要整形与驱动电路，而且对整形要求较为严格，一旦出现脉冲宽度过宽或驱动电流过大，都可能对激光器造成损坏。脉冲激光二极管采用脉冲工作方式，峰值功率高，瞬时驱动电流大，如果使用不当，可能对二极管造成永久性损坏。此外，脉冲激光二极管的窄脉冲特性使得驱动电路必须具有瞬时大电流供电的能力，使得脉冲功率达到额定值。

所述激光二极管的驱动电路进一步包括：

a)防浪涌电路

激光二极管的输出端由一个反向放置的二极管和一个47微法的滤波电容组成防浪涌电路，可对反向脉冲形成对地通路，同时将外部干扰形成的“毛刺”滤除。

b)脉冲整形电路

脉冲整形电路如图8所示，由与非门和电阻电容构成的二级微分电路，可对方波信号进行微分，从而得到脉冲激光管所需要的驱动窄脉冲。

c)功率驱动电路

功率驱动电路如图9所示，由于脉冲激光管发射瞬间电流较大，因此功率驱动电路中采用了两点设计用于提高瞬时驱动电流：一是由两个串行相连的三极管组成的达林顿管，其作用是可提供较大的驱动电流；二是增加47微法的电解电容，作为电流储备，当脉冲发射间歇时，电源对电容充电，脉冲发射时，电解电容与电源可一同放电，增加发射电流量。

②数据处理模块

数据处理模块用于产生激光脉冲编码序列；完成与头盔信号接收机之间的红外通信；检测击发信号，通过激光和点火器驱动电路触发激光发射机和模拟弹；控制和存储弹药数量。

根据本实用新型的一个具体实施方式，对激光脉冲序列进行编码主要具有以下几个方面作用：

区分武器类型；

对抗恶劣的大气信道；

抑制随机产生的干扰。

编码序列选择了循环不相同码，采用了16位编码方案。办法是在216个备选码字中，通过计算机程序进行挑选具备循环不相同特性的码字。为 了进一步提高码字在大气中传输的可靠性，还采取了如下措施：

1)采用了权重为8的码字，使得相邻的码字不可能由奇数个误码而得到相同的结果。

2)单个码字重复发射16次，在接收过程对码字多次进行判读。

从编码角度上看，对一个错字进行译码的概率与码字长度、权重、码字数等参数相关，权重越高，误警率越低。而码字长度越高，误警率也越低。

③红外通信模块

红外通信模块是为提高演习的实战化效果而增加的一项功能。通过对以往演习中器材使用情况的观察，用于激光发射与接收装置互连的线缆在实际应用中故障率较高，不符合武器操作实际。此外，一旦装有红外接收探头的头盔和背带被遮住，即可将对方激光信号屏蔽，影响演习真实性。

无线互联既能保持收发装置的相互关联又能使收发装置无线缆连接，但无线互联覆盖范围较大，附近多人同时使用时，存在识别困难，也容易造成1人不佩戴接收装置进行射击，1人携接收装置隐蔽的方式进行对抗的现象发生，不符合实战要求。

而红外光通信的方式既能够解决线缆互连问题，又可以避免无线通信方式的弊端。加装红外通信模块后，位于头盔上的红外通信模块向模拟火控激光发射机发射红外光脉冲信号。只有当红外信号接收正常时，武器才能击发。当红外通信中断超过3秒时，数据处理模块判断头盔与武器分离，将激光发射机自动闭锁。

红外通信模块分为发射和接收两个单元。发射单元原理相对简单，仅利用一个与激光发射机相似的功率驱动电路对红外LED进行驱动。由于通信距离在1米以内，因此无需准直透镜。

图10示出了为红外接收单元框图。其中光信号经由滤光片被接收后，由硅光电池完成光电转换生成电信号；光电转换后的信号通过耦合线圈滤除散弹噪声，再经由滤波器滤除带外信号后；通过两级放大器进行放大，通过滤波器对热噪声和放大器噪声进一步滤波，再通过整形电路对信号进行整形，最后通过隔离电路(光耦合器)对信号进行隔离，反相器反相后的电信号被送入数据处理模块接收端口。

根据本实用新型的一个具体实施方式，为防止装备与模拟器分离的作弊行为，在击发之前进行击发检测。通过原装备击发机的开关闭合，使发射筒中的两个触点短路，将直流7伏电压经光电耦合送数据处理模块检测；当数据处理模块检测不到该电压时，不产生击发指令。

根据本实用新型的一个具体实施方式，营属模拟火控激光发射机中进一步包含模拟测距开关，用于在射击前需对目标进行测距，测距完成后方可击发。营属模拟火控激光发射机采用了与实装一致的测距按钮，用于模拟测距。

图11示出了声光烟模拟弹驱动及在线检测电路。根据本实用新型的一个具体实施方式，所述声光烟模拟弹驱动及在线检测电路用于控制模拟弹爆破以及检测模拟弹是否安装。以往的对抗演练过程中，在火力模拟打击时，往往没有任何声光信号发出，对方根本无法察觉打击信号的发出，不符合真实的战场环境。采用声光烟模拟弹进行演戏时，射手每次击发前必须将声光烟模拟弹驱动及在线检测电路放入弹卡中，并判断是否同时满足：条件一：弹量多于1；条件二：已安装声光烟效果模拟弹；条件三：红外通信正常；当上述条件同时满则时，方能“开火”，在“开火”的同时也能让对方察觉，更加符合真实战场实际。

根据本实用新型的一个具体实施方式，模拟火控激光发射机为营属模拟火控激光发射机时，还需进一步判断条件四：模拟测距已完成。

所述声光烟模拟弹由数据处理模块控制端口e控制。当处e端拉低时，达林顿管Q1集电极和发射极导通，电源和蓄流电容放电将模拟弹引爆。平时无弹时，由于c点开路，与“地”等电势，因此经反相器后f端为高电平；当模拟弹已安装时，由于弹自身存在一定的电阻值，通过引入一个阻值较大的电阻R2，使d端维持高电平，经反相器后引入f端口为低电平，因此，f端口可通过电平的高低来检测模拟弹是否在线。

根据本实用新型的一个具体实施方式，所述头盔式信号接收机包括：激光接收装置、数据处理模块、红外通信模块、发烟装置；用于接收激光脉冲信号并对信号进行译码；与模拟火控激光发射机进行红外通信；被命中后产生蜂鸣报警，触发发烟装置并中断红外通信；接收来自背带数据处理终端的指令。

根据本实用新型的一个具体实施方式，头盔式信号接收机四周布置有四个红外探头，探头采用截止波长为700纳米的滤光片进行滤光，内有硅光电池板，用于对激光信号进行光电转换。

如图12所示，所述激光接收装置包括光学滤光片、光探测器、放大器、处理器以及声烟效果显示驱动电路。根据本实用新型的一个具体实施方式，所述激光接收装置用于接收激光模拟器发出的编码光脉冲信号，并将编码信息译码，如果命中将触发声烟效果显示装置，指示合作目标已被命中。

激光发射器与激光接收装置实质上构成一个通信系统，在该系统中，收发双方分别为激光模拟器和合作目标接收装置，而通信信道就是普通的大气信道。

根据本实用新型的一个具体实施方式，背带式数据处理终端包括信号接收背带和数据处理终端；所述信号接收背带表面安装多个(例如5个)红外信号接收探头，内部含电磁感应线圈，用于接收来自地面和空中的各种直瞄、间瞄、地雷、手雷等武器模拟器发出的激光编码脉冲，并将激光信号转换为电信号传送给收处理终端机；

所述数据处理终端机安装于信号接收背带上。如图14所示，所述背带式数据处理终端包括激光接收模块，地雷/手雷信号接收模块、无线收发模块、卫星定位模块、第一数据处理模块和第二数据处理模块。

由于光电转换部分接收部分位于背带上，数据处理终端机中的激光接收模块包括滤波器、用于滤除带外信号；前置放大器以及放大器，用于通过两级放大器进行放大；滤波器，用于对热噪声和放大器噪声进一步滤波，整形电路，用于对信号进行整形；光耦合器，用于对信号进行隔离，反相器，用于将电信号进行反向并输出至第二数据处理模块。

所述地雷/手雷信号接收模块具有两种接收模式，采用蓝牙接收模式时，地雷/手雷模拟器与数据处理终端中均使用嵌入式蓝牙模块进行信息交互，来模拟杀伤；采用微功率射频编码信号模式时，通过接收地雷/手雷模拟器发出的微功率射频编码信号来模拟杀伤。为了确保地雷/手雷信号接收可靠，信号接收采用“或”逻辑，两种模式的接收数据中有一种被确认，即认为被杀伤。

所述无线收发模块用于与控制中心的通信。数据处理终端每秒向控制 中心传输一次位置状态信息，供态势显示。当被武器命中毁伤时，也会通过无线收发模块将毁伤信息发送到控制中心。同时，控制中心也会向下分发控制指令，兵力调整以及间瞄武器毁伤信息。

所述卫星定位接收模块与第二数据处理模块通过具有RS232极性的TTL电平进行通信，接口协议采用NMEA ASCII码输出，频率为1Hz。

背带式数据处理终端采用双数据处理模块协同工作模式，数据处理模块之间采用SPI总线相互传递信息；其中第一数据处理模块用于编码信号的接收、译码和有效性识别、蜂鸣器控制、无线数据收发处理、分机网号的读取与处理；第二数据处理模块用于地雷/手雷毁伤信息接收处理、卫星定位信息接收处理、与排雷模拟器、头盔处理器之间的信息交互以及电量检测等。

每台背带式数据处理终端都具有唯一指定编号，可通过背带式数据处理终端上的拨码开关进行设置。开机初始化后，第一数据处理模块和第二数据处理模块分别读取拨码开关上的编号，即网号和分机号，并合并形成统一的地址。

第一数据处理模块根据终端地址自动设置无线数据模块信道，实时接收激光脉冲信号并识别处理，执行相应操作；无线收发模块采用轮询工作方式接收上位机指令，如复位、遥控毁伤、间瞄毁伤等，并将本机的位置、状态、武器种类、排雷编号等上传至控制中心。

第二数据处理模块通过SPI与第一数据处理模块进行信息交换。第而数据处理模块利用自身硬件串口接收卫星定位模块信息、排雷模拟器信息，扩充了2个软件接口用于与头盔处理器交换信息，和接收地雷/手雷模拟毁伤信息。

所述声光烟效果模拟弹由卡座和声响弹组成。卡座由尼龙材料制作，其外径与火箭发射筒内径相当，用两根并行铜条与火箭筒内表面上的两个金属触点相连，为声响弹供电。声响弹插在卡座内弹槽内，点火线与正负接线柱相连。由触点引入的电源在内部并不是直接与接线柱直连，而是通过一个受模拟火控激光发射机控制的开关实现导通，因此，扣动击发机时必须满足四个逻辑条件：一是弹量多于1；二是已安装声光烟效果模拟弹；三是红外通信正常；四是模拟测距已完成(营属模拟器专有)，才能触发声 响弹。

所述控制中心，用于接收个背带式数据处理终端发回的战损信息以及位置信息；并下分发控制指令，兵力调整以及间瞄武器毁伤信息。根据本实用新型的一个具体实施方式，控制中心包括图形界面，用于在立体地图上实时显示整个对抗模拟系统中各模拟火控激光发射机。

通过实施本实用新型可以实现以光代弹模拟攻击操作过程和攻击结果；模拟火箭发射时的声、光、烟特性；接收各种激光模拟器发射的激光脉冲信号和地雷/手雷模拟器无线射频编码信号，自动判断毁伤类型，触发发烟和蜂鸣报警装置；将战损、位置信息实时发送到控制中心，并实时接收控制中心控制指令、间瞄武器模拟器的毁伤信息；模拟火控激光发射机与头盔背带通过红外通信定时握手，分离即闭锁，防止不穿戴头盔背带进行对抗；模拟火控激光发射机通过实装上的击发机采集击发信号，只有扣动装备上的扳机才能发射激光，防止脱离实装单独使用模拟器进行对抗；不同射手与装备之间可互操作，当一个射手“阵亡”但装备未损坏时，其他射手可继续使用的技术效果。

激光对抗模拟器以实装为基础，以光代弹，在不改动实装，不增加额外机构装置的前提下，逼真的模拟了从装弹、瞄准、击发到命中的全部关键操作步骤、攻击过程和声光烟效果，同时也实现了人与武器分离、战损等多种情况的模拟，解决了以往训练形式单一的问题，避免了因器材功能不完备导致的“作弊”、“无敌”情况的发生，提供了一种低成本、高仿真的模拟训练系统。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种头盔式信号接收机，其特征在于：

包括：激光接收装置、数据处理模块、红外通信模块、发烟装置；

所述激光接收装置用于接收激光脉冲信号，并将其转换为电信号发往数据处理模块；

所述红外通信模块用于与模拟火控激光发射机进行红外通信；

所述数据处理模块用于对信号进行译码，并判断是否被击中，在检测到击中信号后产生蜂鸣报警，触发发烟装置并中断红外通信；接收来自背带数据处理终端的指令；

所述发烟装置，用于发出烟雾信号。

2.根据权利要求1所述的头盔式信号接收机，其特征在于：

所述红外通信模块向模拟火控激光发射机发射红外光脉冲信号；当红外通信中断超过3秒时，则判定头盔式信号接收机与模拟火控激光发射机分离，将模拟火控激光发射机自动闭锁。

3.根据权利要求2所述的头盔式信号接收机，其特征在于：

所述激光接收装置包括光学滤光片、光探测器、放大器、处理器以及声烟效果显示驱动电路。