自主式爆炸物销毁系统设计与实现

王小川

摘   要：随着我国科学技术的发展，爆炸物的类型越来越多。深入研究相应的销毁系统可以及时解决爆炸物的威胁。文章就此展开了讨论，先是简述了自主式爆炸物销毁系统的设计思路，紧接着分析了其系统设计方法，最后详细阐述了如何实现自主式爆炸物销毁系统。

关键词：自主式  爆炸物  销毁系统设计  实现

1  系统设计思路

在人工智能、移动通信等技术不断发展的背景下，构建自主式爆炸物销毁系统时充分可搭建自主移动平台，并搭载销毁系统，从而实现爆炸物销毁的智能化。只要操作人员能正确发出指令，销毁系统能准确接受指令，并作出响应即可完成爆炸物销毁。

对此，在系统设计中，可设计移动平台、引导平台、战斗平台、目标定位等子系统。若是发现爆炸物，还可应用激光测试仪进行爆炸物准备位置的标定。最好应用GPS位置标定方式。随后，操作人员应在安全距离外，启动销毁系统，并应用视觉搜寻技术使爆炸系统不断接近目标。接下来，移动平台则要不断调整含销毁系统的设备，从而找到最佳发射位置，最后再由操作人员发出激光信号，下达爆破指令，战斗平台接收指令，并作出发射动作，完成爆炸物的销毁。需要注意的是若想这四个子系统能协作、配合快速完成任务，则还要继续深入研究如何搭建小型移动平台结构、设计高集成度的嵌入式控制器，保证既能顺利控制系统，也能提升系统的便携性。同时，还要深入研究如何应用视觉搜寻技术，确定能在短时间内迅速完成目标定位等。

2  系统设计

2.1 移动小型化平台设计

在移动小型平台设计中，应当以快速移动、使用性强、越障能力强、自主作业效果好为设计目标。同时还应当充分考虑移动小型平台的安全性、可靠性，科学设计移动小平结构平台的强度、规格，并不断优化其结构设计，保证其内部更加紧凑，整体体积更加小、抗冲击能力更强。另外，为了方便以后的维修、优化，设计人员应当尽量采用模块化封装设计方式。

2.2 控制系统设计

结合移动平台小型化需求来说，最好是采用嵌入式的控制系统设计方式，保证其能与移动平台完美融合。同时，为了保证系统能长时间稳定运行还需设计高效的能源管理系统，并设计功率较大，但功耗较低的系统。另外，为了进一步提高系统的可靠性，还需充分考虑各部件、各器件之间的影响，保证相互之间的散热、辐射不会影响到系统的正常运行。

2.3 目标定位系统设计

在该系统设计中应当充分考虑如何应用视觉搜索技术，实现目标搜索、定位。同时，还应当以响应迅速、可靠追踪、防干扰能力强等为目标，优化目标定位系统设计。对此，需要深入研究目标追踪、引导的规律、指令算法来保证系统能可靠追踪目标。

3  系统实现方法

3.1 机械部分的实现

机械部分主要是指自助式爆炸物销毁系统的硬件组成。就移动平台来说，可以采用“双体船”底盘结构。这种结构的最大好处就是可以扩大销毁器升降范围。同时，从机械功能角度来说，还需进一步完善行走、升降、快装等装置。

其中行走装置可设计为履带式行进装置。而且从实际来看，人们也多是采用双履带驱动方式设计行走装置。因为这样不仅仅能有效减轻平台重量，而且还能缩减平台体积。另外，为了科学控制平台的移动速度，还需在移动平台中设计不同档的移动速度，保证能适应实际环境的变化，合理调整移动平台速度。

而在升降装置设计中，则应采取复合式电推杆的驱动方式。最好是应用两套复合式电动推杆进行驱动。因为以往的螺母与丝杠、链轮驱动方式并不能保证升降精度，且不方便维护。采用这种方式正可以解决上述弊端，提升升降装置的灵活性。另外，在具体应用中还需注意一个问题。即电推杆应尽量分别采用顺置、倒置方式，并利用三级方形导向杆完成导向。这样既能稳定承受各种荷载，也能保证垂直地进行推举。尤其是要尽可能地采用模块化封装方式进行升降装置的封装。这样在发现其中某个模块损坏后，可迅速进行更换，保证升降装置的使用性能。

在连接装置设计中一定要依据销毁器的尺寸、结构，保证连接装置与其它结构能匹配在一起。最重要的是在快速安装过程中，应当设计具有滑动槽的连接装置。

3.2 电控部分的实现

电控部分主要包括新通讯、电机驱动、升级驱动、视觉导航、电源管理等模块。无论是在哪个部分设计中，设计人员都要始终坚持安全性、可靠性的原则，保证每个电控模块的使用性能。

第一，电源管理模块。尽量选择锂聚合物电池作为供电电源。因为这种电池具有能量高、轻量化的特点，更能满足移动平台小型化的需求。另外，在实际运行中，该电源管理模块会将电池电源转化成各模块所需的电压，确保每个模块的部件都能正常工作。第二，电机驱动模块。尽量采用嵌入式大功率的小体积直流电机驱动器，进一步满足移动平台小型化需求。第三，传感系统。整个自主式爆炸物销毁系统的正常使用离不开传感器的作用。但是为了保證传感器能正常运行，设计人员必须要提供足够的电压。就该销毁系统的功能来看，可选择电机速度传感器、霍尔限位传感器等传感器。同时，还应当安装限位开关，保证运动不会超限，导致销毁装置出现各种故障。

3.3 算法设计

算法设计是销毁系统设计的重中之重。设计人员应当高度重视算法设计，并依据功能类型、内容选择合适的算法。

第一，捕获算法。通常情况下，捕获的目标既可是静止的，也可是运动的。比如摄像头静止，目标在运动，则可认为对这种目标的捕获是背景差异图形检测。若摄像头静止、目标静止，则可认为对目标的捕获是窗口范围内的目标捕获，则需应用捕获算反。如果摄像头运动，那么则动、静之分。这时需要重新估算图像的全局运动矢量补偿运动图像。这时就可继续应用捕获算法进行锁定。第二，跟踪算法。即一种与在视频引导下进行移动相应对的算法。它是整个目标追踪系统的核心。利用该算法的最终目标就是通过跟踪窗口内目标位置确定目标在整个图像中的位置，从而提供出比较精确的位置信息。第三，机器视觉测量坐标系。该坐标系可为排爆工作的开展提供比较精准的目标。比如在越来越接近排爆目标时，我们需要依据图像中显示的像素点坐标，来引导销毁装置不断接近目标。另外，在引导过程中还需正确处理图像坐标系、世界坐标系之间的关系，保证能实现精确引导，以免发生操作偏差。第四，机器人控制。之所以应用机器人控制爆炸物销毁是因为机器人更加智能、快捷、方便。但是在控制过程中，需要先锁定目标，然后再根据输出的目标位置信息计算其相对于目标的机器人动态坐标信息。

4  结语

综上所示，自主式爆炸物销毁系统的设计与实现都是要以实际为基础，确保系统具有实用性、可靠性。同时，还应当做好机械、电控等系统的设计，从而为自主式爆炸物销毁系统的功能实现奠定基础。尤其是要灵活应用各种算法，完善销毁系统的程序设计，进一步提升自主式爆炸物销毁系统的安全性、可靠性。

参考文献

[1] 王新建，张金菊.爆炸装置处置方法研究[J].中国人民公安大学学报：自然科学版，2015，21（4）：28-30.

[2] 宋桂飞，李良春，王韶光，等.激光销毁危险爆炸物应用研究进展[J].激光与红外，2014，44（10）：1075-1078.

[3] 龚建华，邢春洪，乔晓辉，等.无后坐力爆炸物销毁器身管强度分析[J].兵工自动化，2014，33（3）：19-21.

[4] 叶迎华.一种可用于爆炸物销毁的新技术[A]. 中国民用爆破器材学会.中国民用爆破器材学会第六届年会论文集[C].中国民用爆破器材学会：爆破器材杂志编辑部，2004.