检测与转换技术-创新设计.doc

检测与转换技术检测技术创新设计新型单兵便携式反狙击手探测仪表 专业：中国矿业大学 姓名： 学号: 指导教师：新型单兵便携式反狙击手探测仪表一、创新背景在现代战场上，狙击战术是以最少人员物资，达成较大军事效益的手段之一。它具有战法灵活，作战单位小，战斗效能大等特点，因此作用日益明显。在城市巷战中，在不同方向、不同高度建筑物中隐蔽着大量敌方狙击手。他们训练有素、熟悉地形、居高临下、弹药充足，常常导致进攻方付出很大的伤亡。对付狙击手，一直以来都没有很好的技术手段。一般采用“以毒攻毒”的方式，即以己方的狙击手对付敌方的狙击手，然而这种方式存在着太多的不确定性，不能确保发现敌方的狙击手，因此，不适于不容有失的安全保卫行动。只有准确、及时、快速的发现并消灭狙击手，才能保障进攻一方的安全。因此，狙击战术的广泛应用对反狙击手探测装置的发展提出迫切要求。从原理及技术角度看，反狙击手探测系统可分为声控测系统、红外探测系统和激光探测系统三种。2、 创新方案设计（一）问题的提出 截至目前，全世界各国军方正在加紧军事领域军工科技用品的研发工作。反狙击手探测系统也是世界各国军方科研机构正在研发、创新的军事项目。如何提高反狙击手探测系统的探测性能，改善其工作效率，提高其精确率，便于单兵携带？（二）问题的分析狙击手声探测定位系统的缺点分析 狙击手声探测定位系统，目前，虽然是价格最低廉、测定最精确、使用最广泛的狙击手探测系统，但是在现实战场环境中还存在诸多弊端。当听到枪声时，作战人员再使用声探测定位系统来捕捉狙击手的准确方位，形式就变得相当被动。这种基于时间差的声探定位系统，不但在实时性上存在很大缺陷，而且在能动性上也不利。该系统，当在距离较远时，精度明显变差。例如，美国BBN公司生产的Boomerang系统，其装配在海军陆战队“悍马”车上。该系统需要多个声波阵列天线（即声波传感器）相互连接，并通过中控系统的计算才能得出结果，系统相对比较复杂，不易单兵设置。其不适合执行特种作战任务的小分队使用。此外，声探定位系统受天气等自然客观因素的制约，建筑物等对声波的反射可能会影响探测结果（狙击手选择阵地的要求中，就有利用地形地物改变或隐蔽发射特征的要求）。而且，在作战狙击手单兵装备中都配备了消音消烟器等辅助工具，用该系统则难以定位出狙击手的位置。图1-1美国Boomerang系统图1-2 装配消音烟器（英国）AWM-F L11A53狙击步枪红外反狙击手探测系统的缺点分析 红外反狙击手探测系统，例如，美国研制的“蝰蛇”定向式红外单兵作战和反狙击系统由红外摄像机、计算机、步枪上安装的惯性传感器及显示器组成。红外摄像机采用CCD探测器阵列，探测枪口射击闪光，产生视频信号传至数字信号处理机，推算出狙击手位置。该方式的缺点是视角容易受到地形地物影响，且必须靠近前沿设置，其虚警率受探测背景和天气条件影响较大。虽然“蝰蛇”探测系统能够非常准确地提供狙击手方位，但是不能可靠地确定距离。由于各种弹药的红外辐射强度不同，再加上大气因素的影响，“蝰蛇”系统很难利用亮度来判定狙击手的距离。虽然也可以立体布置2个红外探测器，利用三角测量法来判定狙击手距离，但是需要精心布防，而且红外探测器的成本较高，不如增加一套声探测器系统。激光反狙击手探测系统的缺点分析 激光反狙击手探测系统，利用敌狙击步枪上的光学瞄准镜易反射光线的原理探测敌方狙击手的装置。该方式可以主动搜索对方，不必等待对方扣动扳机产生的发射特征，主动探测装置可以设置在对方有效射程以外。旦从作战效能角度讲，这仅仪足一个“亡羊补牢”之下策。况且，现代战争模式的战场环境一般选择在城市巷战中进行，在这样复杂的战场环境中，玻璃等反光物体对于该系统影响较为大。从而，误导系统操作人员精确有效的判断。此外，在狙击手单兵装备中都配备有幸运服、遮光布、暗光油彩等工具，使得隐蔽在远处狙击手被激光探测系统检测机率大大降低。 图2-1 狙击步枪上裹上遮光布料（三）设计方案未来的反狙击手探测系统应该具备对人员和枪械目标的先期探测发现功能，将事前发现利事后还市有效结合起来。方案一：假如我们将声、红外、激光等探测手段有机结合，提高探测的精度和广度，提升探测的能动性、实时性要求，提高其精确率，便于战场环境中单兵携带。我设想新型单兵便携式探测仪表，尺寸类似于手机大小，此模块将红外传感器、声传感器、光学传感器、处理传感器、显示传感器等整套传感器被安置在一个坚固的矩形小铁盒内，铁盒一侧开有2个玻璃窗口。小仪表与军用加固计算机用通讯信号线相连。广角编码激光束发射装置，通过其中一个窗口，发射编码扫描激光束；高技术激光接收装置，一种内带微光放大装置的特殊数码相机，通过另一个窗口拍摄可见光图像和接收反射回来的激光信号，信号信息通过信号传输线进入计算机进行快速分析处理，处理完信息后又将信息迅速反馈给显示传感器，其将实时热成像信息，精确地理坐标方位显示在操作人员手持式仪表上。 该红外热成像传感器的优越于其他红外传感器，它主要捕捉接近正常人体温度（3637.6）的红外射线，迅速将其信息反馈给军用计算机。该声传感器实时发出360度全方位、立体式的声波信号源，此仪器即可作为发射源发射信号，又可作为接受源接受从其他附近的地面、空中作战队或盟友那里发出的信号波，多股信号波进行信号间的处理，形成最佳的三角定位模型。在波信号通信方面，各作战队形成一整套声信号网络，建立机密通信、传输、反馈协议，防止敌对部队电子战的电子干扰或者现今的跳频多频段电子干扰。 新型单兵作战便携式反狙击手探测仪检测电路原理图3-1所示 红外传感器 手持便携式反狙击手探测仪表处理传感器声传感器激光传感器+显示传感器A/D转换器D/A转换器军用加固处理计算机图3-1 新型单兵作战便携式反狙击手探测仪检测电路原理新型单兵作战便携式反狙击手探测仪检测示意图图3-2所示新型反狙击手探测仪表图3-2 新型单兵作战便携式反狙击手探测仪检测示意图方案特点分析二：将声、红外、激光等探测手段有机结合，提高探测的精度和广度，提升探测的能动性、实时性要求，提高其精确率，便于战场环境中单兵携带。在未来现代战争中，新型单兵反狙击手探测系统应该具备