CN212645532U - 一种uwb地环靶防暴弹投掷训练报靶装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及防暴弹投掷训练技术领域，具体揭示了一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，包括地环靶、防暴弹、UWB基站A、UWB基站B、UWB基站C和计算机，防暴弹内部镶嵌有UWB标签，UWB标签包括有时钟电路模块B、加速度传感器、振动开关、锂电池、单片机A、定位芯片A和陶瓷天线；该装置根据部队实际防暴弹投掷训练考核中存在的训练效率低、训练安全风险高、人工报靶误差大等问题，创造性的将现代无线定位技术运用到防暴弹投掷训练上来，利用无线定位技术的高精准、智能化等特点实现了防暴弹投掷的智能化报靶，解放了人工报靶人员，提升了训练效率，降低了报靶误差。

Description

一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置

技术领域

本实用新型涉及防暴弹投掷训练技术领域，具体涉及一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置。

背景技术

随着国内外形势的复杂和社会矛盾的激化，国内治安形势比较严峻，较大规模群体事件时有发生。而防暴弹药是武警部队处置此类事件的强有力装备。积极推进武警部队防暴弹药的训练水平和训练质量，是提高部队战斗力，落实强军精神的现实需要。对于防暴弹药的操作使用训练的重要地位突显出来，但在防暴弹投掷训练考评这一方面的研究较为空白。

地环靶防暴弹投掷是部队最常见的军事训练科目，主要是通过对地环靶防暴弹投掷训练，提升训练人员在防暴弹投掷时的精准性，特别是在处置较大规模群体性事件时，能准确的将防暴弹投掷到人员聚集的区域，起到驱散聚集人群的作用。报靶是地环靶防暴弹投掷训练的重要环节，传统的人工报靶效率低、安全性差，以往地环靶防暴弹投掷训练报靶的时候成绩的记录往往需要靠人眼判断。报靶人员距离地环靶靶区距离较近，当考核(训练)人员投弹时存在很大训练安全风险，并且人工报靶不能确保考核(训练)成绩的公平公正，存在主观人为干扰因素，同时当场地上弹体较多时，会较难判断，直接影响投掷训练效果。针对以上现状，我们设计了一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，该设计方案具备提升训练效率、降低训练危险和降低了报靶误差的优点，解决了现有的训练方式效率较低，存在安全风险且容易出现报靶误差的问题。

本实用新型的一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，包括地环靶、防暴弹、UWB基站A、UWB基站B、UWB基站C和计算机，防暴弹内部镶嵌有 UWB标签，UWB标签包括有时钟电路模块B、加速度传感器、振动开关、锂电池、单片机A、定位芯片A和陶瓷天线；UWB基站A、UWB基站B和UWB基站C 均包括有天线、定位芯片B、单片机B、电源、时钟电路模块A、复位电路模块和上位机；地环靶的一侧还设有投掷地线和出发地线。

本实用新型的一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，其中，时钟电路模块B和加速度传感器的信号发送端口均通过导线与单片机A电连接，定位芯片A的信号接收端口通过导线与单片机A电连接，陶瓷天线的信号接收端口通过导线与定位芯片A电连接，振动开关安装于锂电池与单片机A的电路上。

本实用新型的一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，其中，天线的信号发送端口电连接定位芯片B，定位芯片B的信号发送端口电连接单片机B，时钟电路模块A和复位电路模块的信号发送端口均通过导线与单片机B电连接，单片机B上还电连接有用于为单片机B供电的电源，UWB基站A上的单片机B信号发送端口通过USB数据线连接上位机，UWB基站B和UWB基站C通过 USB连通外接电源。

本实用新型的一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，其中，陶瓷天线无线连接天线；该设计，能够有效的将防暴弹的定位信息发送到三个UWB 基站。

本实用新型的一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，其中，UWB基站 A、UWB基站B和UWB基站C之间进行无线组网连接，且UWB基站A、UWB基站 B和UWB基站C按x、y坐标轴的形式布置于地环靶的靶区内；按x、y坐标轴的形式布置于地环靶靶区内，实现对靶区的全面覆盖，当防暴弹进入覆盖区域时UWB标签开始工作，能精准定位防暴弹的位置，陶瓷天线发射信号到三个UWB基站，根据信号返回的时间，实现与三个UWB基站的测距，根据UWB 标签与三个UWB基站的距离，实现二维定位，其中，UWB标签采用锂电池供电，可以实现蓄电。

本实用新型的一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，其中，地环靶的环数设为五个环数，且从内圈往外圈依次为十环、九环、八环、七环和六环，且每环之间的间距为五十厘米，投掷地线与地环靶的环心距离为三十米。

本实用新型的一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，其中，UWB基站 A还包括有无线传输模块，UWB基站A通过串口与无线传输模块连接，UWB基站A通过无线传输模块与计算机无线连接；无线传输模块的设计旨在实现将 UWB定位模块从串口输出的TOF ReportMessage定位数据传入到计算机，实现对UWB定位数据的远程管理与监控，即实现UWB基站A与计算机的无线连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过设计的地环靶、防暴弹、UWB标签和UWB基站A等结构的设计，能大大提升部队在防暴弹投掷训练时的训练效率，实现智能化机器报靶，确保了成绩的真实性，同时能避免防暴弹砸到报靶人员等实际存在的训练安全问题，实现落实了科技强军政策，是军事训练有效利用现代科技的现实例子；该装置根据部队实际防暴弹投掷训练考核中存在的训练效率低、训练安全风险高、人工报靶误差大等问题，创造性的将现代无线定位技术运用到防暴弹投掷训练上来，利用无线定位技术的高精准、智能化等特点实现了防暴弹投掷的智能化报靶，解放了人工报靶人员，提升了训练效率，降低了报靶误差。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型地环靶防暴弹投掷训练报靶示意图；

图2为本实用新型地环靶防暴弹投掷示意图；

图3为本实用新型UWB标签结构框图示意图；

图4为本实用新型UWB基站A结构框图示意图；

图5为本实用新型无线传输模块结构框图示意图；

图6为本实用新型地环靶防暴弹投掷训练报靶流程结构图；

图7为本实用新型上位机软件流程图示意图。

图中：1、地环靶；2、防暴弹；201、UWB标签；202、时钟电路模块B； 203、加速度传感器；204、振动开关；2041、锂电池；205、单片机A；206、定位芯片A；207、陶瓷天线；3、UWB基站A；301、天线；302、定位芯片B； 303、单片机B；3031、电源；304、时钟电路模块A；305、复位电路模块； 306、上位机；4、UWB基站B；5、UWB基站C；6、计算机；7、投掷地线；8、出发地线。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，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。另外，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，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参阅图1-4，本实用新型的一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，包括地环靶1、防暴弹2、UWB基站A3、UWB基站B4、UWB基站C5和计算机6，防暴弹2内部镶嵌有UWB标签201，UWB标签201包括有时钟电路模块B202、加速度传感器203、振动开关204、锂电池2041、单片机A205、定位芯片A206 和陶瓷天线207；UWB基站A3、UWB基站B4和UWB基站C5均包括有天线301、定位芯片B302、单片机B303、电源3031、时钟电路模块A304、复位电路模块305和上位机306；地环靶1的一侧还设有投掷地线7和出发地线8。

进一步的，请参阅图3，时钟电路模块B202和加速度传感器203的信号发送端口均通过导线与单片机A205电连接，定位芯片A206的信号接收端口通过导线与单片机A205电连接，陶瓷天线207的信号接收端口通过导线与定位芯片A206电连接，振动开关204安装于锂电池2041与单片机A205的电路上。

进一步的，请参阅图4，天线301的信号发送端口电连接定位芯片B302，定位芯片B302的信号发送端口电连接单片机B303，时钟电路模块A304和复位电路模块305的信号发送端口均通过导线与单片机B303电连接，单片机 B303上还电连接有用于为单片机B303供电的电源3031，UWB基站A3上的单片机B303信号发送端口通过USB数据线连接上位机306，UWB基站B4和UWB 基站C5通过USB连通外接电源。

进一步的，请参阅图3-4，陶瓷天线207无线连接天线301；该设计，能够有效的将防暴弹2的定位信息发送到三个UWB基站。

进一步的，请参阅图1，UWB基站A3、UWB基站B4和UWB基站C5之间进行无线组网连接，且UWB基站A3、UWB基站B4和UWB基站C5按x、y坐标轴的形式布置于地环靶1的靶区内；按x、y坐标轴的形式布置于地环靶1靶区内，实现对靶区的全面覆盖，当防暴弹2进入覆盖区域时UWB标签201开始工作，能精准定位防暴弹2的位置，陶瓷天线207发射信号到三个UWB基站，根据信号返回的时间，实现与三个UWB基站的测距，根据UWB标签201与三个UWB基站的距离，实现二维定位，其中，UWB标签201采用锂电池2041供电，可以实现蓄电。

进一步的，地环靶1的环数设为五个环数，且从内圈往外圈依次为十环、九环、八环、七环和六环，且每环之间的间距为五十厘米，投掷地线7与地环靶1的环心距离为三十米。

进一步的，请参阅图1-2，UWB基站A3还包括有无线传输模块，UWB基站 A3通过串口与无线传输模块连接，UWB基站A3通过无线传输模块与计算机6 无线连接；无线传输模块的设计旨在实现将UWB定位模块从串口输出的TOF Report Message定位数据传入到计算机6，实现对UWB定位数据的远程管理与监控，即实现UWB基站A3与计算机6的无线连接。

在使用本实用新型时，采用该装置进行防暴弹地环靶投掷训练时，先打开防暴弹2上UWB标签201的总电源，UWB标签201不工作因为其电源电路上装有振动开关204，当训练考核人员投掷出防暴弹2，防暴弹2进入地环靶1 靶区落地瞬间，振动开关204打开，电路连通，UWB标签201开始工作，定位芯片A206通过陶瓷天线207发射信号与布置在地环靶1靶区的3个UWB基站分别进行测距，根据防暴弹2(UWB标签201)与三个UWB基站的距离，实现二维平面定位，UWB基站A3将定位数据通过USB传输到上位机306的上位机软件中，对定位数据进行分析运算，得出本次防暴弹2投掷的环数；

需要说明的是：请参阅图7，下位机通过串口COM将数据传输到上位机 306(即界面的防暴弹2投掷地环靶报靶软件)进行处理显示，通过Tag ID 来判断之前是否有此标签，如果有这个标签的记录，就将此次的坐标放进记录里并在界面显示最新的动态，否则，为这个新标签分配资源，并将标签到首个基站的距离转换成环数并显示到界面上；

地环靶报靶软件基于RTLS-PC实时定位系统上位机软件进行设计，在原有的系统功能基础上，上位机软件对基站、标签坐标数据进行运算，在软件界面上输出防暴弹2投掷的环数，同时可以在软件界面上调整环的宽度，实现灵活的地环靶投掷训练方式。

还需要说明的是：UWB标签201采用型号为STM32的单片机A205为主控芯片，集成了陶瓷天线207及所有的射频电路、DW1000外围电路、时钟电路模块B202、锂电池2041充放电管理电路、LIS3DH超低功耗的加速度传感器 203，并且在锂电池2041电路上安装一个振动开关204，实现防暴弹2落地瞬间UWB标签201工作1秒，该模块基于TWR双边测距算法，定位误差较小；并且支持高达6.8Mbps的数据传输率，标签体积较小，方便嵌入于防暴训练弹内，并且通过USB进行AT指令设置；

UWB基站由定位芯片B302、型号为STM32F103T8U6的单片机B303、天线 301、外接电源3031组成，主要将时钟电路模块A304与复位电路模块305纳入单片机B303主控模块中组成单片机最小系统，电源3031通过USB接口为单片机B303提供工作所必要电源，定位芯片B302的定位数据经单片机B303 处理后经UWB基站A3通过USB传输到上位机306。

以上所述仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，包括地环靶(1)、防暴弹(2)、UWB基站A(3)、UWB基站B(4)、UWB基站C(5)和计算机(6)，其特征在于：所述防暴弹(2)内部镶嵌有UWB标签(201)，所述UWB标签(201)包括有时钟电路模块B(202)、加速度传感器(203)、振动开关(204)、锂电池(2041)、单片机A(205)、定位芯片A(206)和陶瓷天线(207)；

所述UWB基站A(3)、UWB基站B(4)和UWB基站C(5)均包括有天线(301)、定位芯片B(302)、单片机B(303)、电源(3031)、时钟电路模块A(304)、复位电路模块(305)和上位机(306)；

所述地环靶(1)的一侧还设有投掷地线(7)和出发地线(8)。

2.根据权利要求1所述的一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，其特征在于：所述时钟电路模块B(202)和加速度传感器(203)的信号发送端口均通过导线与单片机A(205)电连接，所述定位芯片A(206)的信号接收端口通过导线与单片机A(205)电连接，所述陶瓷天线(207)的信号接收端口通过导线与定位芯片A(206)电连接，所述振动开关(204)安装于锂电池(2041)与单片机A(205)的电路上。

3.根据权利要求1所述的一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，其特征在于：所述天线(301)的信号发送端口电连接定位芯片B(302)，所述定位芯片B(302)的信号发送端口电连接单片机B(303)，所述时钟电路模块A(304)和复位电路模块(305)的信号发送端口均通过导线与单片机B(303)电连接，所述单片机B(303)上还电连接有用于为单片机B(303)供电的电源(3031)，所述UWB基站A(3)上的单片机B(303)信号发送端口通过USB数据线连接上位机(306)，所述UWB基站B(4)和UWB基站C(5)通过USB连通外接电源。

4.根据权利要求1所述的一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，其特征在于：所述陶瓷天线(207)无线连接天线(301)。

5.根据权利要求1所述的一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，其特征在于：所述UWB基站A(3)、UWB基站B(4)和UWB基站C(5)之间进行无线组网连接，且UWB基站A(3)、UWB基站B(4)和UWB基站C(5)按x、y坐标轴的形式布置于地环靶(1)的靶区内。

6.根据权利要求1所述的一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，其特征在于：所述地环靶(1)的环数设为五个环数，且从内圈往外圈依次为十环、九环、八环、七环和六环，且每环之间的间距为五十厘米，所述投掷地线(7)与地环靶(1)的环心距离为三十米。

7.根据权利要求1所述的一种UWB地环靶防暴弹投掷训练报靶装置，其特征在于：所述UWB基站A(3)还包括有无线传输模块，所述UWB基站A(3)通过串口与无线传输模块连接，所述UWB基站A(3)通过无线传输模块与计算机(6)无线连接。

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