张 鹏，胡建文

（宜昌测试技术研究所 湖北 宜昌 443003）

宜昌测试技术研究所自主研制的CMH-1型远距智能森林灭火系统，采用火箭弹发射技术，通过车载发射装置将装载灭火剂的灭火弹远程运载至火场上空一定高度布洒，完成灭火作业，该系统填补了我国地面智能灭火装备的空白，也是中国和世界森林灭火装备的发展方向。

CMH-1型远距智能森林灭火系统实际作战时人员被分配在观瞄阵位和发射阵位。其中观瞄阵位人员占据火场之外的有利瞄准地点，便于观察火场情况发出作战指令。发射阵位人员占据有利发射地点听从观瞄阵位人员的指示并操作车载发射系统向预定目标发射灭火弹。在灭火系统研究的初级阶段，观瞄阵位人员使用测距仪瞄准火场，根据观瞄阵位坐标和瞄准参数，解算出火场坐标后，使用对讲机对发射阵位人员下达火场坐标信息和发射指令。该瞄准和计算过程略显繁琐，不能满足火场情况快速多变的需求。

为改善以上情况并提高该系统实地灭火前瞄准的准备时间和异地瞄准的集成化水平，笔者研制了观瞄系统，该系统的集成度高，操作方便，实践证明系统性能稳定可靠，同时该系统也填补了国内森林灭火系统瞄准设备的空白。技术实现的服务于CMH-1型森林灭火系统的手持式系统[1]。观瞄阵位人员占据火场之外的有利瞄准地点并瞄准目标火点后，操作观瞄系统中的手持式数据处理传输器解算出火场坐标发送给火控计算机，接着对火控系统下达发射若干枚灭火弹的指令。火控系统接收到坐标信息和发射指令后自动调转发射装置，完成向预定目标投送灭火弹的任务。实践证明该系统能够显著提高灭火系统瞄准的效率，以满足火场快速多变的需求。

1 系统概述

观瞄系统是基于ARM7微处理器，GPS技术和无线通信

2 系统设计

观瞄系统由数据处理传输器，无线数据传输器，激光测距仪组成。其系统构成示意图如图1所示。

图1 系统构成示意图Fig.1 System structure diagram

观瞄阵位人员使用激光测距仪瞄准火场，数据处理传输器通过串口获得激光测距仪瞄准信息。观瞄阵位人员操作键盘，根据瞄准信息和本地GPS信息（观瞄阵位GPS）解算出火场坐标，并通过无线传输方式向无线数据传输器发送火场坐标信息，无线数据传输器将信息由串口转发给火控计算机。

火控计算机收到报文后回送确认应答报文，由无线数据传输器转发给数据处理传输器。观瞄阵位人员收到应答后，可以根据战术需要和载车备弹情况，选择给定发射弹数并发送发射指令或者选择不发送发射指令继续瞄准。

无线数据传输器会定时向火控计算机发送本地GPS信息（车载火控系统GPS）。

2.1 主要硬件电路设计

基于系统功能对硬件的要求和总体设计原则的指导，数据处理传输器和无线数据传输器使用相同的硬件电路，这样可以缩短开发时间，降低研制成本，便于生产调试。通过软件的工作来区别两个设备的功能，通过硬件电路跳线的方式区别两个设备的接口。硬件电路以LPC2138微控制器为核心，开发出数据处理传输器/无线数据传输器硬件电路，框图如图2 所示[2-3]。

图2 硬件电路框图Fig.2 Hardware circuit diagram

1）电源设计 本设计采用6节2 300 mAH的镍氢电池串联来满足观瞄系统的电源需求。镍氢电池具有低内阻，通用性好，体积小，安全性高的特点，而且目前的设计原理与工艺也基本上克服了 “记忆效应”。

根据CPU和外设的需要，组合稳压电路主要为电路板，液晶屏，无线收发模块，AD采样电压参考等提供所需各种电源。

2）复位电路 复位电路采用MAX811芯片，无需外部扩展，至少140 ms复位脉宽完全满足微控制器LPC2138的复位要求。

3）AD采样电路 AD采样电路用于电池组输出电压采样（采样周期为20 s），判断电池电压是否满足使用要求，若不满足使用要求，设备液晶屏显示提示语提醒用户充电并自我欠压保护。

4）编程接口电路 电路板编程接口引出端，便于设备外部程序下载，调试和软件维护升级。

5）三态缓冲器及电平转换电路 三态缓冲器74LS244用于串口扩展，电平转换芯片MAX3232用于TTL电平和RS232电平的转换。

6）串口及接口适应性选择电路 因数据处理传输器和无线数据传输器串口通讯时接口定义不同，为实现通用化设计，这里采用跳线的方式来达到相同PCB不同功能的要求。对于数据处理传输器，串口接收来自激光测距仪的距离，俯仰角度，真北夹角等信息。对于无线数据传输器，串口主要用于传输器和火控计算机的通信。

7）键盘扫描电路 根据设计需求，16个按键通过4行4列矩阵扫描来实现。4个输入口使用10Ω电阻上拉，提高了微控制器逻辑判断工作时的抗干扰性。

8）液晶显示电路 液晶屏采用LM12864CCW，4行8列带中文字库，可以满足系统的使用要求。数据线为串行通信方式，大大节省了微控制器的I/O口资源。

9）GPS电路 GPS电路由第3代SIRFSTARIII系列GPS芯片DP310，外置天线，GPS芯片上电控制电路组成。其天线基本参数为：频率（1575.42±2MHz）阻抗（50Ω）增益（≥26dB）噪声系数（≤1.5dB）。微控制器通过MOS管2SJ355控制GPS芯片电源的通断，初始化后芯片上电，搜星大约30 s左右，芯片便可以定位并且将定位信息上传给微控制器。通讯协议为NMEA0183[4]。

10）无线通讯模块 无线通讯模块采用RFC-30K一体化模块，该模块集成无线收发芯片，放大电路，天线为一体。用户通过微控制器的SPI接口和I/O口完成无线收发时通信的控制和数据传输[5]。

2.2 软件设计

系统软件由C语言实现[6]。数据处理传输器主要由主程序，键盘事件处理子程序，液晶显示子程序，液晶屏显示驱动底层，异步串行通讯子程序，GPS处理子程序，通讯子程序，定时子程序，无线模块收发子程序组成，其软件实现思路如图3所示。无线数据传输器程序是在数据处理传输器的基础其在信道中存在恶意干扰源的情况中，增加的系统通信容量，具有一定的工程应用价值。

图3 系统软件流程图Fig.3 Flow diagram of system software

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