模拟实弹激光打靶训练器的设计

论文题目: 模拟实弹激光打靶训练器的设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 光学工程

作者: 李广

导师: 潘英俊

关键词: 激光打靶,模拟训练,单片机,光电系统

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 研制激光打靶射击训练器并装备到连队,对于减少国防开支,提高军事训练水平,实现国防现代化,军事训练智能化等均具有重要的现实意义。目前,新兵射击训练主要分为瞄准和实弹射击两个部分,瞄准训练的周期较长,实弹射击由于受到场地和条件的限制,训练组织工作量大,牵扯到场地、警戒、安全等诸多环节。常规打靶训练一年只有一次,加上年终考核只有两次实弹打靶机会,达不到很好的训练效果,实弹射击的成本也较高,为此我们设计了一套自动步枪激光模拟射击训练系统,成功地解决了上述问题,它具有安全、简便、射击精度高、弹着点实时显示、成绩统计等功能。本文在娱乐型激光打靶机的结构基础上,参照国内外设计方法和部队的实际需要,完成了整个系统的硬件设计及软件开发,将射击距离由原来的5m 增至100m,改变了结构和功能,较好地实现了靶机与激光枪部分的分离。设计了一套可独立使用的激光发射系统和接收靶系统。激光发射机通过固定夹具安装在步枪的枪管上,两者结合构成激光发射系统-激光枪。本文设计了一种三维可调的激光发射机,通过固定旋钮能够进行前后、左右、俯仰的微调,用来调整出射光束的方向;内部的信号采集和处理电路完成光电信号的采集和处理,激发半导体激光器发射“激光子弹”,利用响应白光的光电探测器GaAsP 光敏二极管做传感器采集空爆弹的闪光信号,采用差分放大法处理信号,以GaAs 半导体激光器输出激光信号代替子弹。本激光发射机具有体积小、重量轻、安全可靠等优点。接收靶的设计方法很多,各有优缺点,本着结构简单、功能完善、贴近实际、满足精度要求的宗旨,设计了一套激光接收靶系统。按照胸环靶的尺寸和形状环形布置光电管,靶面采用模块式结构,按6-10 五个环区和上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八个方位把整个靶面分成30 个区域,每个区域自成一路独立的信号源区。以多路模拟开关作为数据通道,信号经放大整形后二值化处理送单片机记录处理,用发光管实时显示弹着点位置,数码管实时显示累加环数值。在此硬件设计的基础上,进行了配套软件的设计与开发,通过软件实现了智能化显示。最后简单阐述了单片机与PC 机的串行通信方法,用PC 机进行数据处理,并用Visual Basic 软件做出友好的用户界面,实现实时显示,还可以通过数据库软

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 激光模拟打靶训练器的现状及研究意义

1.1.1 激光技术在军事领域中的应用

1.1.2 激光模拟训练器发展概况

1.1.3 激光模拟军事训练的迫切需要

1.2 设计方案的选择

1.3 本文所完成的工作

1.3.1 独立式激光发射机的设计

1.3.2 接收靶的设计

1.3.3 系统扩展应用

2 基本原理

2.1 光电系统

2.2 激光辐射原理

2.2.1 激光的发光机理及特性

2.2.2 半导体激光器特性分析

2.3 激光探测方法

2.3.1 光电探测器特性指标

2.3.2 光电池

2.3.3 光电倍增管

2.3.4 光电二极管

2.3.5 光电导

2.4 激光模拟打靶器的类型和应用情况

2.4.1 游戏型激光打靶装置

2.4.2 军用激光打靶装置

2.5 激光模拟打靶器的基本工作原理及结构

3 独立式激光发射机的设计

3.1 机械结构的设计

3.2 激光器的选择

3.2.1 激光器简介

3.2.2 半导体激光器的特性

3.3 光电探测器的选择

3.3.1 系统对光电探测器件的使用要求

3.3.2 光敏二极管与运放的组合设计

3.4 调理电路的设计

3.4.1 电路设计方案与功能实现

3.4.2 滤波器设计

3.4.3 放大器设计

3.4.4 整形电路

3.5 电源

3.6 准直透镜

3.6.1 LD 激光束的光学性质

3.6.2 LD 准直透镜的设计

3.7 激光光斑直径的测量

3.7.1 SSPA 线列阵结构与原理

3.7.2 简单计数型接口

3.7.3 测量方案

4 接收系统的设计

4.1 接收靶总体设计

4.1.1 靶面结构的设计

4.1.2 GaAlAs 光电二极管参数

4.1.3 光电二极管信号转换

4.2 数据采集与显示系统

4.2.1 系统硬件电路的设计

4.2.2 主板

4.2.3 多路数据采集通道

4.2.4 数码管显示板

4.2.5 位置信息显示板

4.2.6 电源板

4.3 软件设计

4.3.1 软件特色

4.3.2 软件系统结构与实现

4.4 精度分析

4.5 实验分析

5 模拟实弹激光打靶训练器的扩展

5.1 实现PC 机与单片机的串行通信

5.1.1 单片机与PC 机的硬件接口

5.1.2 单片机与PC 机的软件设计

5.1.3 用VB 实现PC 机与单片机串行通讯、实时显示及数据库管理

5.2 模拟作战演习系统模型

6 全文总结

致谢

参考文献

附录A:作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

附录B:靶面编码和多路开关真值表

附录C:信号检测与显示电路图

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2005-11-07

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