营用120反坦克火箭射击操作复盘装置的设计与实现

朱煜 张刚 孔祥钰

摘 要：120反坦克火箭是我军自主研发的最新一代步兵反坦克武器。相较过去的反坦克武器，最大的亮点是火控计算机系统的应用。但也随之带来射手训练过程难检查、效果难评价的问题。本文设计并实现了一种复盘射手操作过程和瞄准景况的装置，能够及时发现射手训练过程中存在问题，有效提高射手训练效果。

关键词：营用;120反坦克火箭;射击操作;复盘

中图分类号：TJ415 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）21-0044-02

0 引言

营用120反坦克火箭（以下简称“营用120”）射击训练中存在的最大问题，是教练员看不到射手的瞄准景况。120火箭弹造价昂贵，通过高频次实弹射击提高射手操作能力是不现实的。因此，及时发现和纠正训练过程中存在的问题是关键突破口。

1 营用120射击训练中存在的问题

1.1 瞄准检查方面

受制光学成像系统的结构特性，营用120的火控系统无法让受训者和教练员同时观察到瞄准景况。在步枪射击训练中，使用反视检查镜来检查觇孔与准星的平正关系。营用120射击训练也需要类似的装置来检查射手的瞄准点。

1.2 训练条件方面

优秀的步枪射手一般是经过多次重复“空枪练习+实弹射击”的方式来提高训练效果。但营用120火箭弹造价昂贵，发射筒使用寿命有限，射击场地要求高，不可能组织堪比轻武器射击次数和弹药消耗量的实弹射击。反复的射击操作练习，成为提高射手训练水平的唯一途径。

1.3 参数输入方面

营用120射击操作包括参数输入、瞄准和击发三大步骤。由于火控系统没有即显功能，输入过程中很难判断参数的准确性。任何一种参数不对，火控系统都将解算出错误的瞄准點。此时再正确的瞄准击发操作也不可能命中目标。因此，复盘火控系统键盘操作对判断瞄准点的正确性非常重要。

1.4 模拟训练方面

营用120专门装配有模拟训练器。但使用时需要外接电脑，室外训练很难保障。加之故障率高，实际使用率极低。实装训练依然是目前提高射手射击操作能力的主要途径。

1.5 射手自觉方面

由于缺乏有效的检查手段，营用120射击训练水平高度依赖于射手训练的自觉性。相比轻武器，营用120重得多。训练时间稍长，射手极易因疲劳而厌训。

1.6 击发动作方面

击发是射击过程中的最后一个动作，也是最关键的动作。错误的击发动作会改变瞄准点，导致无法命中目标。而在营用120射击中不少射手都不同程度地存在猛扣扳机等问题。

2 一种射击操作复盘装置的设计与实现

基于以上问题，需要设计一种装置，能够实时显示瞄准过程、定格击发瞬间景况、记录键盘操作。

2.1 设计构想

该装置主要包括瞄准景况记录模块、击发景况记录模块和键盘操作记录模块。瞄准景况记录模块能够实时显示射手瞄准景况，以便判断射手操作的稳定性和瞄准点的正确性;并能存储射手全过程的瞄准景况，以便复盘时数据分析射手可能存在的操作问题。击发景况记录模块能够检测到射手的击发动作，并记录下击发瞬间的瞄准景况，以便排除影响射击效果的偶然因素。比如，射手猛扣扳机、火箭筒架射不稳等。键盘操作记录模块能够按时序记录射手的键盘操作，以便检验射手操作熟练程度、判断操作步骤的正确性。比如，选择的弹种、输入的风速大小和方向、方向的符号等[1-3]。

2.2 实现方案

本文设计的射击操作复盘装置实现路线，如图1所示。

瞄准景况记录模块由半透镜、摄像头、存储器和中央处理器等硬件实现。（1）通过半透镜反射瞄准景况。半透镜使入射光能量一部分反射、一部分透射。透射光进入人眼，反射光进入摄像头。反射/透射比，以不影响射手正常观察为宜。（2）摄像头接收反射光后，通过数据总线交给中央处理器处理。（3）中央处理器一边将处理好的光信号通过屏幕总线传输到显示屏显示，一边通过内置的视频编码器将光流信号封装为特定编码的视频文件，并保存到存储器（如大容量的内存或闪存）。击发景况记录模块主要靠震动传感器实现。工作时将击发引起的震动信号传给中央处理器。营用120击发时产生的震动波形为尖形脉冲，频率高、带宽窄。故采用固有频率高的无源测量器件“石英晶体传感器”作为震动传感器，无需额外供电。石英晶体传感器产生的信号无需任何电源偏置，可以直接进入放大处理。（4）通过震动传感器感知射手的击发动作。（5）击发信号经放大电路处理后，传输给中央处理器。（6）中央处理器接收到放大的击发信号后，截取击发时瞄准景况，并以图片格式保存到储存器。键盘操作记录模块由带程序控制的薄膜键盘等实现。（7）射手输入射击参数时，按下火控系统的键盘即触发薄膜键盘，开始监控按键状态和两次按键之间的时间间隔。按下“确认”键时，监控终止。（8）监控信号实时传给中央处理器后保存到存储器，相当于记录下射手火控系统操作全过程[4-6]。

为了实现摄像头采集到的光信号流处理、显示和存储为视频信号，中央处理器使用带有硬件视频编解码器的Cortex-A系列的高性能Soc。该处理器运算能力强大，可扩展大容量的内存和闪存。其主控电路需引出I/O引脚，驳接摄像头、显示屏、传感器等外围设备。

本文实现的射击操作复盘装置启动后，首先加载核心的主程序。主程序包括摄像头、显示屏以及震动传感器等外设的自检程序。自检完成后摄像头、显示器和震动传感器随即进入工作状态。其他功能子程序由按键调起。

UI操作界面包含“景况录制”、“操作复盘”和“击发检测”三个功能开关按键。按下“景况录制”按键，开始记录射手全过程瞄准景况;按下“操作复盘”按键，开始记录火控系统键盘操作流程;按下“击发检测”按键，开始检测震动信号，射手击发时截取并保存射手击发瞬间的瞄准景况。

3 结论与展望

3.1 结论

本文设计实现的装置，能够复盘营用120射击操作全过程，有效提高了射手训练的效率和质量。教练员通过实时观察射手瞄准景况，能够及时发现和纠正射手瞄准点不正确的问题，有效评价射手操作的稳定性。射手操作的稳定性直观反映受训者心理状态，一定程度上遏制了惰性训练发生。录制的瞄准景况视频，既能用来分析查找一般射手存在的个性问题，又能将优秀射手的经验可视化地提供给初学者学习。键盘操作记录数据成功复盘了射手操作火控系统的过程，有助于发现问题和评价操作熟练程度。击发检测记录的瞄准景况，有助于发现并排除射手偶然因素，比如射手不自觉地猛扣扳机。

3.2 应用展望

该复盘装置，可广泛应用于轻武器射击。实时显示瞄准景况功能，有助于教练员指导受训者更加精准的瞄准目标。录制的瞄准全过程视频用处更多：比如，慢动作回放，可用于纠正射手细微的孤僻动作;可视化优秀射手教范式的操作，可用于初学者学习模仿等。截取的击发瞬间瞄准景况，能够直观的反映射手击发动作的正确性和击发时机的合理性。该射击操作复盘装置的实时显示功能，可用来改造光学类器材，实现远距离数码显示观察窗景况。随着人工智能技术的发展，在此基础上还可能实现目标的自动发现、跟踪和瞄准。

参考文献

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