CN107993423A - 一种靶场子弹计数管理系统及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本本发明属于检测与通信技术领域，特别是涉及一种靶场子弹计数管理系统，包括靶位现场部分组合连通的声音信号采集及放大模块、电信号处理模块、无线发送模块及现场显示模块；观测值班室部分组合连通的无线接收模块和接收端信号处理显示模块；两部分电能由外接电源或便携式锂电池提供。本发明的有益效果是，实弹射击计数准确；能适应各种气象条件如白昼、阴暗条件、雨、雪等下使用，适用性强；适应多人、多弹时实弹射击弹药消耗的统计管理。
Description
技术领域
本发明属于检测与通信技术领域，特别是涉及一种靶场子弹计数管理系统及其运行方法。
背景技术
当前，实弹射击训练保障要求高、组织实施复杂，由于缺乏有效的弹药消耗记数、统计、显示、报警等精确管理手段，容易出现弹药实际消耗数量与发放数量不一致的情况，甚至出现射手私藏弹药等违法违规行为，为射击训练安全带来重大隐患。
长期以来，实弹射击训练组织者通过采取发弹端记数、射击时一对一监督、射击后回收弹壳检验等手段进行弹药消耗管理，但在特殊条件下，比如：多个人员同时射击、夜暗条件下射击、特殊气象天侯条件下射击、连发射击时，依靠上述管理办法不仅需要的安全保障人员多，且很难达到精确管理的要求，迫切需要一种能适应各种射击条件，减少训练保障人员，提高弹药消耗管理精度的技术手段。
发明内容
本发明为了解决以上所提问题，弥补传统技术的不足，提供了一种由单片机控制的以驻极体话筒作传感器的靶场子弹计数管理系统，用于实弹射击训练中，确保射击安全、提高训练效益、简化射击保障流程的电子产品。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种靶场子弹计数管理系统，包括靶位现场部分组合连通的声音信号采集及放大模块、电信号处理模块、无线发送模块及现场显示模块；观测值班室部分组合连通的无线接收模块和接收端信号处理显示模块；两部分电能由外接电源或便携式锂电池提供。
所述声音信号采集及放大模块，包括驻极体话筒及声电转换电路和信号放大电路，将驻极体话筒采集的声音转换成的电信号，再进行信号放大，输出至电信号处理模块。
所述电信号处理模块，单片机对信号进行模拟-数字转换后进行快速傅里叶变换，并在频域中设置高频分量的阈值，单片机将甄别出的信号作为有效的打靶击发信号，送至现场显示模块，作为提供给打靶者参考使用，同时通过编码方式通过无线发送模块发送出去。
所述无线发送模块，以数据包的形式通过在发送信号中加入随机码，多次延时发射的方式向接收端发送。
所述现场显示模块包括LED数码管显示驱动电路。
所述观测值班室部分的无线接收模块和接收端信号处理显示模块，将数据包送至单片机的进行解码处理后，再送至上位机，以数据库的形式进行储存，供历史数据查询，同时送至LED显示模块。
以上靶场子弹计数管理系统的运行方法：包括通过时域至频域快速傅里叶变换提取超声特征高频分量的方法、无线信号发射的随机延时发送的方法、及数据库的创建及调用的方法。
所述的通过时域至频域快速傅里叶变换提取超声特征高频分量的方法：通过快速傅里叶变换，将子弹击发产生的声电信号（音频信号）从时域变换到频域，提取频域中的高频分量，由于高频超声信号在空气中随距离增加衰减远快于低频信号的特点，通过设定特定高频超声信号阈值，从而可以有效甄别相邻和其它靶位击发所产生的干扰，同时可以甄别喧哗、喊叫等外部其它噪声。特别地，由于相邻和其它靶位击发所产生的干扰以及喧哗、喊叫等外部其它噪声的干扰，本方法中所依据的高频超声信号在空气中随距离增加衰减远快于低频信号的是本发明的关键。
所述的无线信号发射的机延时发送方法：由于靶场靶位数量多，使无线接收系统可能在瞬间出现接收通道数据冲突，从而造成数据丢失的情况，通过在发送信号中加入随机码，多次延时发射，有效解决接收通道数据冲突，避免造成数据丢失。
所述的数据库的创建及调用的方法：包括数据库建立、调用显示以及历史数据查询，从而为管理者提供弹药消耗量的历史数据。
本发明的有益效果是，无线传输与接收的方式将有效击发子弹的信息传送至上位机，实时显示各靶位实际击发子弹的数量,有效避免靶场打靶者虚报击发子弹数量私藏子弹的现象和遗忘击发子弹数量，未将子弹退膛造成安全隐患的现象，同时可以为管理者提供弹药消耗量的准确历史数据；实弹射击计数准确；能适应各种气象条件如白昼、阴暗条件、雨、雪等下使用，适用性强；适应多人、多弹时实弹射击弹药消耗的统计管理。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的系统结构连接框图。
图2为本发明靶位现场部分中声音信号采集及放大模块电路图。
图3为本发明靶位现场部分中电信号处理模块电路图。
图4为本发明靶位现场部分中电信号处理程序流程图。
图5为本发明靶位现场部分中无线发送模块电路图。
图6为本发明靶位现场部分中现场显示模块电路图。
图7为本发明观测值班室部分的无线接收模块电路图。
图8为本发明观测值班室部分的接收端信号处理模块电路图。
图9为本发明观测值班室部分的信号处理程序流程图。
具体实施方式
本发明的结合具体实施例进行说明。
如图1，本发明的靶场子弹计数管理系统，包括靶位现场部分的声音信号采集及放大模块、电信号处理模块、无线发送模块及现场显示模块；观测值班室部分的无线接收模块和接收端信号处理显示模块；两部分电能由外接电源或便携式锂电池提供。
所述的声音信号采集及放大模块，包括驻极体话筒及声电转换电路和信号放大电路，将驻极体话筒采集的声音转换成的电信号，再进行信号放大，输出至电信号处理模块。如图2，驻极体话筒2个引脚MK1与MK2将由声音转换成的电信号通过耦合电容C14送至Q7进行放大，其信号经过C20耦合输出至单片机PA0口。
所述电信号处理模块，单片机对信号进行模拟-数字转换后进行快速傅里叶变换，并在频域中设置高频分量的阈值，单片机将甄别出的信号作为有效的打靶击发信号，送至现场显示模块，作为提供给打靶者参考使用，同时通过编码方式通过无线发送模块发送出去。如图3，经处理的声音信号转换成电信号后，送至STM32F103单片机后，进行快速傅里叶变换，同时通过高频信号的阈值甄别，分辨出有效的靶位信号，并通过单片机时序操作进行编码，以数据包的形式由15、16及20脚送至无线发送模块NRF24L01电路。同时，通过21、22、25、26、27、28、45、46脚向靶位的LED数码管显示驱动电路74LV245发送数据。
所述无线发送模块，以数据包的形式通过在发送信号中加入随机码，多次延时发射的方式向接收端发送。无线发送模块NRF24L01将数据包通过4、6和8脚以数据包的形式通过发送信号中加入随机码，多次延时发射的方式向接收端发送。如图5，无线发送模块NRF24L01将数据包通过4、6和8脚以数据包的形式通过发送信号中加入随机码，多次延时发射的方式向接收端发送。
所述现场显示模块包括LED数码管显示驱动电路。如图6，由单片机输出的有效击发信号送至74LV245后，送至靶位现场显示LED，显示有效击发子弹数，用以提醒打靶者。
所述观测值班室部分的无线接收模块和接收端信号处理显示模块，将数据包送至单片机的进行解码处理后，再送至上位机，以数据库的形式进行储存，供历史数据查询，同时送至LED显示模块。如图7和图8，无线接收端通过无线接收模块NRF24L01将数据包通过3、5和7脚接收后，通过4、6和8脚送至STM32F103单片机的15、16及20脚进行解码处理后，通过30、31脚送至上位机，以数据库的形式储存，供历史查询，同时，通过21、22、25、26、27、28、45、46脚送至大屏幕的LED，作为现场监控、指挥使用。
以上靶场子弹计数管理系统的运行方法：包括通过时域至频域快速傅里叶变换提取超声特征高频分量的方法、无线信号发射的随机延时发送的方法、及数据库的创建及调用的方法。
所述的通过时域至频域快速傅里叶变换提取超声特征高频分量的方法：通过快速傅里叶变换，将子弹击发产生的声电信号（音频信号）从时域变换到频域，提取频域中的高频分量，由于高频超声信号在空气中随距离增加衰减远快于低频信号的特点，通过设定特定高频超声信号阈值，从而可以有效甄别相邻和其它靶位击发所产生的干扰，同时可以甄别喧哗、喊叫等外部其它噪声。特别地，由于相邻和其它靶位击发所产生的干扰以及喧哗、喊叫等外部其它噪声的干扰，本方法中所依据的高频超声信号在空气中随距离增加衰减远快于低频信号的是本发明的关键。
所述的无线信号发射的机延时发送方法：由于靶场靶位数量多，使无线接收系统可能在瞬间出现接收通道数据冲突，从而造成数据丢失的情况，通过在发送信号中加入随机码，多次延时发射，有效解决接收通道数据冲突，避免造成数据丢失。
所述的数据库的创建及调用的方法：包括数据库建立、调用显示以及历史数据查询，从而为管理者提供弹药消耗量的历史数据。
该装置独立于枪械装置，放置于靶位下方或附近使用。实弹射击子弹记数器就是将武器射击时发出的声音信号，通过快速傅里叶变换，将子弹击发产生的声电信号从时域变换到频域，提取频域中的高频分量，由于高频超声信号在空气中随距离增加衰减很快，通过设定特定高频超声信号阈值，从而可以有效甄别相邻和其它靶位击发所产生的干扰，将实射子弹数量准确记录、统计、显示出来，并于实际射击弹数与发放弹数不一致时发出警报，提高弹药消耗管理的精确程度。通过搜索查询，还未发现有由单片机控制的以驻极体话筒作传感器的靶场子弹计数管理系统的电路及方法。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种靶场子弹计数管理系统，其特征在于：包括靶位现场部分组合连通的声音信号采集及放大模块、电信号处理模块、无线发送模块及现场显示模块；观测值班室部分组合连通的无线接收模块和接收端信号处理显示模块；两部分电能由外接电源或便携式锂电池提供。
2.根据权利要求1所述的靶场子弹计数管理系统，其特征在于：所述声音信号采集及放大模块，包括驻极体话筒及声电转换电路和信号放大电路，将驻极体话筒采集的声音转换成的电信号，再进行信号放大，输出至电信号处理模块。
3.根据权利要求1所述的靶场子弹计数管理系统，其特征在于：所述电信号处理模块，单片机对信号进行模拟-数字转换后进行快速傅里叶变换，并在频域中设置高频分量的阈值，单片机将甄别出的信号作为有效的打靶击发信号，送至现场显示模块，作为提供给打靶者参考使用，同时通过编码方式通过无线发送模块发送出去。
4.根据权利要求1所述的靶场子弹计数管理系统，其特征在于：所述无线发送模块，以数据包的形式通过在发送信号中加入随机码，多次延时发射的方式向接收端发送。
5.根据权利要求1所述的靶场子弹计数管理系统，其特征在于：所述现场显示模块包括LED数码管显示驱动电路。
6.根据权利要求1所述的靶场子弹计数管理系统，其特征在于：所述观测值班室部分的无线接收模块和接收端信号处理显示模块，将数据包送至单片机的进行解码处理后，再送至上位机，以数据库的形式进行储存，供历史数据查询，同时送至LED显示模块。
7.根据权利要求1所述的靶场子弹计数管理系统的运行方法：其特征在于：包括通过时域至频域快速傅里叶变换提取超声特征高频分量的方法、无线信号发射的随机延时发送的方法、及数据库的创建及调用的方法。
8.根据权利要求7所述的靶场子弹计数管理系统的运行方法：所述的通过时域至频域快速傅里叶变换提取超声特征高频分量的方法：通过快速傅里叶变换，将子弹击发产生的声电信号从时域变换到频域，提取频域中的高频分量，由于高频超声信号在空气中随距离增加衰减远快于低频信号的特点，通过设定特定高频超声信号阈值，甄别相邻和其它靶位击发所产生的干扰，同时甄别喧哗、喊叫外部其它噪声。
9.根据权利要求7所述的靶场子弹计数管理系统的运行方法：所述的无线信号发射的机延时发送方法：通过在发送信号中加入随机码，多次延时发射。
10.根据权利要求7所述的靶场子弹计数管理系统的运行方法：所述的数据库的创建及调用的方法：包括数据库建立、调用显示以及历史数据查询。
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Legal Events
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180504 |
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