申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学

申请日：2017-11-30

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN107806795B

主分类号：F42B8/26

分类号：F42B8/26;F42C15/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2018.04.10#实质审查的生效;2018.03.16#公开

摘要：本发明公开了一种可控安全训练手雷，包括手雷本体，所述手雷本体内装设有用于对手雷落点进行定位并控制所述手雷引爆的控制单元，所述控制单元装设于所述手雷本体的内腔，控制单元与手雷本体内的炸药连接。通过在手雷本体内设置控制单元，结合在手雷训练投掷场地内预先布置的参考节点所发出的无线信号进行手雷定位计算，获得手雷的落点位置，控制单元如果检测到手雷落到可以爆炸的安全位置，则引爆手雷，如果检测到手雷未落到安全位置，则控制单元切断电源，防止手雷引爆。本发明具有既能保证训练效果，又能防止因手雷脱手、误投造成手雷落点太近，爆炸误伤现象所带来的安全隐患的优点。

主权项：1.一种可控安全训练手雷，包括手雷本体1，其特征在于：所述手雷本体1内装设有用于对手雷落点进行定位并控制所述手雷引爆的控制单元2，所述控制单元2通过向手雷训练投掷场地发出无线信号对手雷落点进行定位计算，所述控制单元2装设于所述手雷本体1的内腔，所述控制单元2与所述手雷本体1内的炸药13连接；所述控制单元2包括测距模块21、用于读取所述测距模块21传回的距离参数的单片机22、以及通过所述单片机22控制电弧打火的电弧打火模块23，所述电弧打火模块23与所述手雷本体1内的所述炸药13连接，所述单片机22分别与所述测距模块21和所述电弧打火模块23连接，当所述单片机22根据读取的距离参数判断出手雷处于安全位置，所述单片机22控制所述电弧打火模块23电弧打火引爆手雷，当所述单片机22根据读取的距离参数判断出手雷未处于安全位置，所述单片机22切断所述电弧打火模块23的电源，手雷不会引爆；所述测距模块21包括使用基于Zigbee测距原理的无线组件211和天线212；所述手雷的投掷训练场地设置有上位机、Zigbee网关和多个Zigbee模块参考节点信号布设装置，其中上位机和Zigbee网关联接，起到整个网络的协调作用，Zigbee网关与其他的多个Zigbee模块参考节点和所述测距模块21无线连接，起到对参考节点的控制和调节参数作用；当手雷引爆后，手雷的运动轨迹和投掷距离通过手雷训练投掷场地布设的多个Zigbee模块参考节点进行位置运算得到，并将所述手雷的运动轨迹和投掷距离上传至上位机。

全文数据：一种可控安全训练手雷技术领域[0001]本发明属于器械训练领域，尤其涉及一种可控安全训练手雷。背景技术[0002]手雷实弹投掷训练过程中，每年都会出现安全事故，造成严重的人员经济损失。尽管在实弹投掷之前，受训人员已经接受过一定的模拟弹投掷训练，但在投掷场上仍旧会由于过度紧张，产生手雷脱手、误投等险情，造成手雷落点太近，爆炸误伤。[0003]手雷训练安全问题一直以来都是各国军队训练安全方面的棘手难题。目前，手雷实弹投掷安全保障方法主要有：[0004]1.我军采用的手雷训练方法是先进行模拟弹投掷训练，在战士掌握一定技巧后进行实弹训练。在实弹训练过程中，一般在避弹坑的上方进行作业，由一名经验较丰富的保障人员进行保障，一旦出现误投，保障人员协同训练者迅速躲入避弹坑躲避爆炸。这种训练效果虽然贴近实战化，效果较好，但是，当训练者出现手雷投掷失误时，如果保障人员及训练者反应不够及时，或者对于误投的方向判断失误，就会导致事故发生，存在很大的安全隐患。[0005]2.而美军曾研制出的一种训练用手雷，用坚实的橡胶代替实钢，弹身透明，弹内藏有一枚以9伏特电池操作的闪灯，当手雷投出后，计时器开始计时，弹内的闪灯闪烁表示手雷爆炸，甚至可以通过电击来表示哪个士兵被击中。但是，这种手雷更适合用于演习中，而非训练。因为这种手雷在外观上与实弹存在很大的差别，其次，在手雷投掷中，往往是由于训练者由于心理紧张等因素导致了误投，而这种训练手雷无法提供实弹训练的紧张感，因而在训练效果上大打折扣。[0006]3.另有一种训练手雷由纸弹筒、细河沙、发蓝铁粉、胶泥、烟花炸药、导火索吉拉火装置部件构成，这种训练弹虽然在外观上比较接近实弹，但是爆炸效果上却相差甚远，缺乏应有的实弹体验，在训练效果上仍旧与实弹练习存在不小的差距。[0007]无论是在国内还是在国外，在手雷投掷训练项目中，始终没有处理好安全与训练效果的关系，往往是过于注重训练效果导致了很大的安全隐患，抑或保障了很好的安全却达不到实战化的训练效果。发明内容[0008]本发明要解决的技术问题是提供一种既能保证训练效果，又能防止因手雷脱手、误投造成手雷落点太近，爆炸误伤现象所带来的安全隐患的可控安全训练手雷。[0009]为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：[0010]—种可控安全训练手雷，包括手雷本体，其特征在于:所述手雷本体内装设有用于对手雷落点进行定位并控制所述手雷引爆的控制单元，所述控制单元装设于所述手雷本体的内腔，控制单元与手雷本体内的炸药连接。[0011]作为本发明的进一步改进：[0012]进一步地，所述控制单元包括测距模块、用于读取所述测距模块传回的距离参数的单片机、以及通过所述单片机控制电弧打火的电弧打火模块，所述电弧打火模块与手雷本体内的炸药连接，所述单片机分别与测距模块和电弧打火模块连接，当所述单片机根据读取的距离参数判断出手雷处于安全位置，单片机控制电弧打火模块进行电弧打火引爆手雷，当所述单片机根据读取的距离参数判断出手雷未处于安全位置，单片机切断所述电弧打火模块的电源，手雷不会引爆。[0013]进一步地，所述控制单元还包括用于给所述单片机供电的电源模块，所述单片机分别与测距模块和电弧打火模块连接。[0014]进一步地，所述控制单元还包括用来控制单片机开关机的单片机开关，所述单片机开关安装在所述手雷本体外侧，当单片机开关打开后，所述单片机启动，并根据测距模块传回的距离信号实现距离检测。[0015]进一步地，所述测距模块包括使用基于ZigBee测距原理的无线组件和天线。[0016]进一步地，所述的无线组件是CC2530芯片。[0017]进一步地，所述手雷本体外安装有手雷投掷开关，当投掷开关激活后，所述手雷的保险装置打开，手雷进入爆炸计时阶段。[0018]进一步地，所述手雷本体还包括用于封闭所述手雷本体内腔的盖体，所述单片机开关和手雷投掷开关装设于盖体上。[0019]进一步地，所述手雷的投掷训练场地设置有上位机、ZigBee网关和多个Zigbee模块参考节点信号布设装置，其中上位机和Zigbee网关有线连接，起到整个网络的协调作用，Zigbee网关和其他的多个Zigbee模块参考节点和所述手雷本体上的测距模块无线连接，起到对参考节点的控制和调节参数作用。[0020]进一步地，当手雷引爆后，手雷的运动轨迹和投掷距离通过手雷训练投掷场地布设的多个Zigbee参考节点进行位置运算得到，并将手雷的运动轨迹和投掷距离上传至上位机。[0021]与现有技术相比，本发明的有益效果为：[0022]本发明一种可控安全训练手雷，通过在手雷本体内设置用于对手雷落点进行定位并控制所述手雷引爆的控制单元，以及在手雷训练投掷场地内预先布置的参考节点所发出的无线信号进行手雷定位计算，从而判断手雷的落点位置，如果检测到手雷落到可以爆炸的安全位置，则控制单元引爆手雷，如果检测到手雷未落到安全位置，则控制单元切断电源，防止手雷引爆。本发明具有既能保证训练效果，又能防止因手雷脱手、误投造成手雷落点太近，爆炸误伤现象所带来的安全隐患的优点。附图说明[0023]图1为本发明的结构不意图；[0024]图2为本发明的模块结构示意图；[0025]图3为手雷测距三点定位示意图。[0026]图4为本发明中训练投掷场地中用于检测手雷落点的各参考节点位置布置图。[0027]图5为本发明中训练投掷场地中各信号检测单元的连接关系图。[0028]图例说明[0029]I、手雷本体；11、手雷投掷开关；12、盖体；13、炸药；2、控制单元；21、测距模块；211、无线组件;212、天线;22、单片机;23、电弧打火模块;24、电源模块;25、单片机开关。具体实施方式[0030]图1至图5示出了本发明一种可控安全训练手雷，包括手雷本体1，手雷本体1内装设有用于对手雷落点进行定位并控制手雷引爆的控制单元2,控制单元2装设于手雷本体1的内腔，控制单元2与手雷本体1内的炸药13连接。通过在手雷本体内设置用于对手雷落点进行定位并控制手雷引爆的控制单元，以及在手雷训练投掷场地内布置有通过控制单元所发出的无线信号进行手雷定位计算，从而判断手雷的落点位置，如果检测到手雷落到可以爆炸的安全位置，则控制单元引爆手雷，如果检测到手雷未落到安全位置，则控制单元切断电源，防止手雷引爆。本发明具有既能保证训练效果，又能防止因手雷脱手、误投造成手雷落点太近，爆炸误伤现象所带来的安全隐患的优点。[0031]本实施例中，控制单元2包括测距模块21、用于读取测距模块21传回的距离参数的单片机22、以及通过单片机22控制电弧打火的电弧打火模块23,电弧打火装置与手雷本体1内填充炸药的部分连接，单片机22分别与测距模块21和电弧打火模块23连接。单片机22读取测距模块21传回的距离参数，判断手雷的位置，当判断出手雷处于安全引爆区域，单片机22控制电弧打火模块23进行电弧打火，打火引爆手雷本体1内的炸药，进而引爆手雷；当判断出手雷未处于安全引爆区域，单片机22切断电弧打火模块23的电源，手雷不会引爆。本发明既能够有效提高手雷的安全性，又能保证训练效果。本发明通过电弧打火引爆炸药的方式改变了传统通过撞针物理撞击引爆的方式，进而可以通过单片机22控制电弧打火模块23。电弧打火方式基于高压放电的原理，将一般电池的电压通过电打火模块的变压部分进行放大，从而在两个电极之间形成高压，击穿空气形成电弧，从而点燃手雷的炸药实现引爆。[0032]本实施例中，控制单元2还包括用于给单片机22供电的电源模块24。单片机22与测距模块21和电弧打火模块23相连，电源模块24采用干电池、纽扣电池或批量定制电池进行供电。[0033]本实施例中，控制单元2还包括用来控制单片机22开关机的单片机开关25,单片机开关25安装在手雷本体1外侧，当单片机开关25打开后，单片机22启动，并读取测距模块21传回的距离信号实现距离检测。单片机开关25启动单片机22,手雷进入工作状态，并根据测距模块传回的距离信号检测距离。测距定位由基于信号强度RSSF的定位原理实现，通过测定待测节点到不同参考节点的信号功率并参照信号发射的标准功率，利用信号传播衰减模型，将信号衰减的信息转换为距离信息，之后通过三边定位原理测定出待测定节点的位置。如图3所示，手雷节点的定位方法采用三点定位原理，测得手雷和距离最近的三个ZigBee模块参考节点的距离之后，按照三点定位原理进行定位。手雷位置坐标xt，yt为[0035]其中，（X1，yi、（x2，y2、（x3，y3分别为三个ZigBee模块参考节点的位置坐标，cU，d2，d3分别为手雷节点与三个ZigBee模块参考节点之间的距离。[0036]本实施例中，测距模块21包括使用基于ZigBee测距原理的无线组件211和天线212。无线组件211采用CC2530芯片，因为预先在手雷训练投掷场地布置有多个ZigBee模块参考节点，手雷内使用基于ZigBee测距原理的cc2530芯片，使得可以根据cc2530芯片的无线信号强度推算手雷的和参考节点的距离。本实施例中，CC2530模块无线模块能够实现一对一和一对多的无线通信，使用PCB板天线的CC2530无线模块的通信距离能够达到200米，在空旷地域使用外置天线最高能够达到1000m。本发明为提高定位精度、保障训练安全性，为cc2530模块安装有扩展天线212，该扩展天线212为1卩61全向天线。[0037]本实施例中，手雷本体1外安装有手雷投掷开关11，当投掷开关11激活后，手雷的保险装置打开，手雷进入爆炸计时阶段。手雷的计时时间按照实际手雷的爆炸时间进行设定，同时测距模块21继续工作，检测手雷所处的位置坐标信息。[0038]本实施例中，如图1所示，手雷本体1还包括用于封闭手雷本体1内腔的盖体12,单片机开关25和手雷投掷开关11装设于盖体12上。盖体12用于密封手雷本体1的填药部分和放置控制单元2的内腔部分。[0039]对于使用本发明的安全训练手雷，如图4、图5所示，手雷的投掷训练场地包括手雷投掷区和手雷投掷弹着点区，设置有上位机、ZigBee网关和多个Zigbee模块参考节点信号布设装置，其中上位机和Zigbee网关联接，起到整个网络的协调作用，Zigbee网关和其他的Zigbee模块参考节点和测距模块21无线连接，起到对参考节点的控制和调节参数作用。在cc2530组成的无线定位网络中，包括Zigbee模块参考节点、网关和上位机三大部分。其中ZigBee网关作用相当于协调器，负责整个定位无线网络服务、协调。在CC2530无线网络定位系统中，定位精度与参考节点数量有关，一般而言，参考节点越多，定位精度越高。故以3-12个参考节点，构成一个最大区域为64X64米的无线定位网，参考节点之间，通过802.15.4ZigBee无线通讯标准，保持无线联系，通过上位机软件实现对全部参考节点的无线参数配置。为提高参考节点网络的精确度，可以通过增加参考节点的方式提高定位精度，只需要在布设时增加参考节点数量，连接网关并在上位机进行配置即可。[0040]当手雷引爆后，手雷的运动轨迹和投掷距离通过手雷训练投掷场地布设的Zigbee模块参考节点进行位置运算得到，并将手雷的运动轨迹和投掷距离上传至上位机，作为训练数据进行存储，对于指导下一步的训练提供了非常好的参考依据。[0041]以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种可控安全训练手雷，包括手雷本体（I，其特征在于:所述手雷本体（1内装设有用于对手雷落点进行定位并控制所述手雷引爆的控制单元⑵，所述控制单元⑵装设于所述手雷本体⑴的内腔，控制单元⑵与手雷本体⑴内的炸药13连接。2.根据权利要求1所述的一种可控安全训练手雷，其特征在于:所述控制单元2包括测距模块21、用于读取所述测距模块21传回的距离参数的单片机22、以及通过所述单片机22控制电弧打火的电弧打火模块23，所述电弧打火模块23与手雷本体（1内的炸药（13连接，所述单片机22分别与测距模块21和电弧打火模块23连接，当所述单片机22根据读取的距离参数判断出手雷处于安全位置，单片机22控制电弧打火模块23电弧打火引爆手雷，当所述单片机22根据读取的距离参数判断出手雷未处于安全位置，单片机22切断所述电弧打火模块23的电源，手雷不会引爆。3.根据权利要求2所述的一种可控安全训练手雷，其特征在于:所述控制单元2还包括用于给所述单片机22供电的电源模块24。4.根据权利要求3所述的一种可控安全训练手雷，其特征在于:所述控制单元2还包括用来控制单片机22开关机的单片机开关25，所述单片机开关25安装在所述手雷本体（1外侧，当单片机开关25打开后，所述单片机22启动，并根据测距模块21传回的距离信号实现距离检测。5.根据权利要求4所述的一种可控安全训练手雷，其特征在于:所述测距模块21包括使用基于ZigBee测距原理的无线组件211和天线212。6.根据权利要求5所述的一种可控安全训练手雷，其特征在于:所述的无线组件（211是cc2530芯片。7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种可控安全训练手雷，其特征在于:所述手雷本体（1外安装有手雷投掷开关（11，当投掷开关（11激活后，所述手雷的保险装置打开，手雷进入爆炸计时阶段。8.根据权利要求7所述的一种可控安全训练手雷，其特征在于:所述手雷本体（1还包括用于封闭所述手雷本体（1内腔的盖体（12，所述单片机开关25和手雷投掷开关（11装设于盖体12上。9.根据权利要求1至6中任一项所述的一种可控安全训练手雷，其特征在于:所述手雷的投掷训练场地设置有上位机、ZigBee网关和多个Zigbee模块参考节点信号布设装置，其中上位机和Zigbee网关联接，起到整个网络的协调作用，Zigbee网关与其他的多个Zigbee模块参考节点和所述测距模块21无线连接，起到对参考节点的控制和调节参数作用。10.根据权利要求9所述的一种可控安全训练手雷，其特征在于：当手雷引爆后，手雷的运动轨迹和投掷距离通过手雷训练投掷场地布设的多个Zigbee模块参考节点进行位置运算得到，并将手雷的运动轨迹和投掷距离上传至上位机。

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