1 引 言

　　在軍隊的訓練項目中CONTROL ENGINEERING China版權所有，野戰(zhàn)的射擊姿勢訓練是一個重要的部分。要求學員對在復雜環(huán)境中突然出現的目標，能夠根據距離遠近和目標大小等特點迅速作出判斷

　　為此，本文設計了基于紅外接收管和激光發(fā)射器的激光靶模擬訓練系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，以靶面上安裝紅外光敏接收元件的光電靶代替?zhèn)鹘y(tǒng)的靶子，將紅外激發(fā)射光器安裝在步槍頭部，激光發(fā)射開關安裝在槍機上，扳動槍機則發(fā)射一次激光脈沖代替子彈，此激光脈沖擊中光電靶時將被靶上由單片機構成的檢測器檢測到，單片機計算出擊中的行列坐標，通過CAN現場總線發(fā)送到監(jiān)控計算機，在計算機上顯示打靶成績，并對訓練結果進行統(tǒng)計和管理，從而構成了完整的模擬射擊訓練系統(tǒng)。

       2 系統(tǒng)功能與硬件設計

　　激光模擬訓練系統(tǒng)主要由監(jiān)控計算機或筆記本電腦、通訊模塊和光電靶3大部分構成，其中計算機放置在訓練場地起點

　　計算機為主控制單元，監(jiān)測著100m范圍內的射擊情況

　　通訊模塊負責幫助計算機進行CAN總線的通訊。

　　光電靶由通訊板和檢測板2大部分組成。由于實際訓練中要求目標的大小和形狀都有不同，就使得靶子的形狀不一致，因此設計了幾種標準形狀的檢測板，根據每個光電靶子外形的不同進行拼裝，以滿足訓練的需要www.cechina.cn，最大的一塊光電靶需要由4塊形狀不同的檢測板組成。

　　檢測板結構示意圖如圖2所示，檢測板上正面每隔2cm放置一個光電二極管，若光電二極管被擊中則導通，單片機檢測到被擊中點坐標后控制工程網版權所有，通過485串行總線發(fā)送到通訊板，由通訊板負責統(tǒng)一將整個光電靶的擊中信息和工作情況傳送給通訊模塊。

　　每塊個光電靶都由多個檢測板構成，為了提高系統(tǒng)效率，加入一塊通訊板，負責整理本光電靶信息，統(tǒng)一與上位機進行數據交換。通訊板主要就是統(tǒng)計并計算本靶的打中點坐標送到上位機，接受上位機的消息后傳給檢測板，使得同一靶子中多塊檢測板同步動作;其次還有故障檢測的功能。通訊板與檢測板之間要求通訊即時、可靠，用485串行總線進行工作。這樣的結構使單個光電靶工作相對獨立，方便以后系統(tǒng)節(jié)點的擴展。通訊板的結構示意圖如圖3所示。

       3 系統(tǒng)的軟件設計

　　3.1 CAN總線的通訊設計

　　3.1.1 CAN 總線簡介

　　控制器局部網（CAN——Controller Area Network）是一種現場總線，它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。它以半雙工的方式工作，同一時間內只能有一個節(jié)點發(fā)送信息，多個節(jié)點接受信息，可以實現全分布式多機系統(tǒng)，提高數據在網絡中傳輸的可靠性。在各種現場總線中，它以其結構簡單、應用靈活方便而在工業(yè)控制和車輛中得到廣泛應用。

　　CAN總線的信息存取采用廣播式的存取工作方式，信息可以在任何時候由任何節(jié)點發(fā)送到空閑的總線上，每個節(jié)點的CAN總線借口必須接受總線上出現的所有信息，因此各接點都設置由一個接收寄存器，接收寄存器首先將信息接收，然后根據接收信息的標示符決定是否讀取信息包中的數據，即判定是否使用這一信息。CAN總線協議的一個最大特點就是廢除了傳統(tǒng)的地址編碼，代之以對通信數據塊進行編碼。CAN總線面向數據而不是面向節(jié)點，采用這種方法的優(yōu)點是可使網絡內的節(jié)點個數在理論上不受限制，假如和減少設備不影響系統(tǒng)的工作。因此，基于CAN總線的射擊模擬訓練系統(tǒng)可以根據實際要求增加或減少光電靶的數量。

　　CAN總線每幀收發(fā)數據的長度最多為8個字節(jié)，因而不存在占用總線時間過長的問題，可以保證通信的實時性，通信速率最高可達1Mb/s（通信距離40m時），通信距離最遠可達10km（傳輸速率為5kb/s）.通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維。

　　3.1.2 CAN總線通訊的實現

　　在本系統(tǒng)中，采用PHILIPS公司的SJA1000芯片，通過對SJA1000的位定時寄存器進行設置來實現不同通信波特率的要求，CAN總線的通信撥特率與通信距離有密切的關系，距離越短，允許的波特率越高，反之亦然。系統(tǒng)采用多主方式工作，其任意節(jié)點任意時刻都可向總線發(fā)送信息，各節(jié)點通過ACR、AMR進行報文濾波。

　　監(jiān)控計算機可以對各光電靶進行以下2種操作：查詢光電靶工作是否正常;回信確認已經收到光電靶的檢測數據。監(jiān)控計算機每隔固定時間就進行一次查詢光電靶工作是否正常的操作，確保光電靶在線并且工作正常。當監(jiān)控計算機收到光電靶的擊中信息后，向光電靶回信確認已經收到檢測數據，然后光電靶的通信板刪除擊中點坐標控制工程網版權所有，避免通信過程中數據丟失的情況，確保通信的可靠性。

　　光電靶需要向監(jiān)控計算機發(fā)送以下3種內容的數據：本靶的板子工作均正常且未被擊中;打中信號與擊中點橫縱坐標;出錯信號和出錯板的板號。程序流程圖如圖4所示。

　　在CAN的技術規(guī)范中，規(guī)定了CAN在數據鏈路層和物理層上的標準，用戶在設計通信軟件時，必須線根據需求設計合適的CAN總線通信協議，才能完成準確可靠的傳輸。在本系統(tǒng)中，根據需要制訂通訊協議如下：

　　addr+cmnd+data…+data+chkxor;

　　其中：addr——發(fā)送方的地址編碼;

　　cmnd——命令碼;

　　data——數據;

　　chkxor——異或校驗碼;

　　在本系統(tǒng)中，數據區(qū)只有發(fā)送方地址編碼，沒有接收方地址編碼，這是由本系統(tǒng)的特點決定的。各光電靶只需要與監(jiān)控計算機通訊，相互之間沒有聯系，所以監(jiān)控計算機接收總線上的所有信息，其他各節(jié)點通過各自驗收濾波器過濾無用信息。

　　3.2 系統(tǒng)檢測與485通訊部分軟件設計

　　光電靶上的通訊板與檢測板通過485總線以主從方式通訊，通訊板為主機，檢測板為從機，二者以查詢方式聯系。通訊板與檢測板通訊框圖如圖5所示。

　　系統(tǒng)初始化完畢后

，通訊板首先查詢一塊檢測板的狀態(tài)，檢測板受到查詢信息后，將擊中點坐標送回通訊板，若沒有被擊中，則回應信號，表示自己工作正常且沒有被擊中。通訊板收到檢測板回應信號后，先分析信息類型，如果回應信號表明檢測板工作正常且沒有被擊中，則通訊板直接查詢下一檢測板。如果回應信號為擊中點坐標，則通訊板此基礎上查詢其他檢測板，統(tǒng)一計算打中區(qū)域的中心點坐標并送到上位機。若通訊板在發(fā)出查詢信號100ms后仍沒有收到這塊檢測板的回應，表示這塊檢測板工作出現錯誤，通訊板查詢下一塊檢測板。

　　若一塊檢測板連續(xù)3次沒有回應通訊板的查詢信號，則通訊板向上位機發(fā)送信息說明這塊檢測板工作錯誤。

4 結束語

　　軍用射擊模擬訓練系統(tǒng)已在實際訓練中投入運行，運行結果表明本系統(tǒng)操作簡單，實時性高，測量點準確，運行可靠，得到很好的訓練效果，應用前景廣泛。