自主式爆炸物銷毀系統設計與實現

王小川

摘? ?要：隨著我國科學技術的發展，爆炸物的類型越來越多。深入研究相應的銷毀系統可以及時解決爆炸物的威脅。文章就此展開了討論，先是簡述了自主式爆炸物銷毀系統的設計思路，緊接著分析了其系統設計方法，最后詳細闡述了如何實現自主式爆炸物銷毀系統。

關鍵詞：自主式? 爆炸物? 銷毀系統設計? 實現

1? 系統設計思路

在人工智能、移動通信等技術不斷發展的背景下，構建自主式爆炸物銷毀系統時充分可搭建自主移動平臺，并搭載銷毀系統，從而實現爆炸物銷毀的智能化。只要操作人員能正確發出指令，銷毀系統能準確接受指令，并作出響應即可完成爆炸物銷毀。

對此，在系統設計中，可設計移動平臺、引導平臺、戰斗平臺、目標定位等子系統。若是發現爆炸物，還可應用激光測試儀進行爆炸物準備位置的標定。最好應用GPS位置標定方式。隨后，操作人員應在安全距離外，啟動銷毀系統，并應用視覺搜尋技術使爆炸系統不斷接近目標。接下來，移動平臺則要不斷調整含銷毀系統的設備，從而找到最佳發射位置，最后再由操作人員發出激光信號，下達爆破指令，戰斗平臺接收指令，并作出發射動作，完成爆炸物的銷毀。需要注意的是若想這四個子系統能協作、配合快速完成任務，則還要繼續深入研究如何搭建小型移動平臺結構、設計高集成度的嵌入式控制器，保證既能順利控制系統，也能提升系統的便攜性。同時，還要深入研究如何應用視覺搜尋技術，確定能在短時間內迅速完成目標定位等。

2? 系統設計

2.1 移動小型化平臺設計

在移動小型平臺設計中，應當以快速移動、使用性強、越障能力強、自主作業效果好為設計目標。同時還應當充分考慮移動小型平臺的安全性、可靠性，科學設計移動小平結構平臺的強度、規格，并不斷優化其結構設計，保證其內部更加緊湊，整體體積更加小、抗沖擊能力更強。另外，為了方便以后的維修、優化，設計人員應當盡量采用模塊化封裝設計方式。

2.2 控制系統設計

結合移動平臺小型化需求來說，最好是采用嵌入式的控制系統設計方式，保證其能與移動平臺完美融合。同時，為了保證系統能長時間穩定運行還需設計高效的能源管理系統，并設計功率較大，但功耗較低的系統。另外，為了進一步提高系統的可靠性，還需充分考慮各部件、各器件之間的影響，保證相互之間的散熱、輻射不會影響到系統的正常運行。

2.3 目標定位系統設計

在該系統設計中應當充分考慮如何應用視覺搜索技術，實現目標搜索、定位。同時，還應當以響應迅速、可靠追蹤、防干擾能力強等為目標，優化目標定位系統設計。對此，需要深入研究目標追蹤、引導的規律、指令算法來保證系統能可靠追蹤目標。

3? 系統實現方法

3.1 機械部分的實現

機械部分主要是指自助式爆炸物銷毀系統的硬件組成。就移動平臺來說，可以采用“雙體船”底盤結構。這種結構的最大好處就是可以擴大銷毀器升降范圍。同時，從機械功能角度來說，還需進一步完善行走、升降、快裝等裝置。

其中行走裝置可設計為履帶式行進裝置。而且從實際來看，人們也多是采用雙履帶驅動方式設計行走裝置。因為這樣不僅僅能有效減輕平臺重量，而且還能縮減平臺體積。另外，為了科學控制平臺的移動速度，還需在移動平臺中設計不同檔的移動速度，保證能適應實際環境的變化，合理調整移動平臺速度。

而在升降裝置設計中，則應采取復合式電推桿的驅動方式。最好是應用兩套復合式電動推桿進行驅動。因為以往的螺母與絲杠、鏈輪驅動方式并不能保證升降精度，且不方便維護。采用這種方式正可以解決上述弊端，提升升降裝置的靈活性。另外，在具體應用中還需注意一個問題。即電推桿應盡量分別采用順置、倒置方式，并利用三級方形導向桿完成導向。這樣既能穩定承受各種荷載，也能保證垂直地進行推舉。尤其是要盡可能地采用模塊化封裝方式進行升降裝置的封裝。這樣在發現其中某個模塊損壞后，可迅速進行更換，保證升降裝置的使用性能。

在連接裝置設計中一定要依據銷毀器的尺寸、結構，保證連接裝置與其它結構能匹配在一起。最重要的是在快速安裝過程中，應當設計具有滑動槽的連接裝置。

3.2 電控部分的實現

電控部分主要包括新通訊、電機驅動、升級驅動、視覺導航、電源管理等模塊。無論是在哪個部分設計中，設計人員都要始終堅持安全性、可靠性的原則，保證每個電控模塊的使用性能。

第一，電源管理模塊。盡量選擇鋰聚合物電池作為供電電源。因為這種電池具有能量高、輕量化的特點，更能滿足移動平臺小型化的需求。另外，在實際運行中，該電源管理模塊會將電池電源轉化成各模塊所需的電壓，確保每個模塊的部件都能正常工作。第二，電機驅動模塊。盡量采用嵌入式大功率的小體積直流電機驅動器，進一步滿足移動平臺小型化需求。第三，傳感系統。整個自主式爆炸物銷毀系統的正常使用離不開傳感器的作用。但是為了保證傳感器能正常運行，設計人員必須要提供足夠的電壓。就該銷毀系統的功能來看，可選擇電機速度傳感器、霍爾限位傳感器等傳感器。同時，還應當安裝限位開關，保證運動不會超限，導致銷毀裝置出現各種故障。

3.3 算法設計

算法設計是銷毀系統設計的重中之重。設計人員應當高度重視算法設計，并依據功能類型、內容選擇合適的算法。

第一，捕獲算法。通常情況下，捕獲的目標既可是靜止的，也可是運動的。比如攝像頭靜止，目標在運動，則可認為對這種目標的捕獲是背景差異圖形檢測。若攝像頭靜止、目標靜止，則可認為對目標的捕獲是窗口范圍內的目標捕獲，則需應用捕獲算反。如果攝像頭運動，那么則動、靜之分。這時需要重新估算圖像的全局運動矢量補償運動圖像。這時就可繼續應用捕獲算法進行鎖定。第二，跟蹤算法。即一種與在視頻引導下進行移動相應對的算法。它是整個目標追蹤系統的核心。利用該算法的最終目標就是通過跟蹤窗口內目標位置確定目標在整個圖像中的位置，從而提供出比較精確的位置信息。第三，機器視覺測量坐標系。該坐標系可為排爆工作的開展提供比較精準的目標。比如在越來越接近排爆目標時，我們需要依據圖像中顯示的像素點坐標，來引導銷毀裝置不斷接近目標。另外，在引導過程中還需正確處理圖像坐標系、世界坐標系之間的關系，保證能實現精確引導，以免發生操作偏差。第四，機器人控制。之所以應用機器人控制爆炸物銷毀是因為機器人更加智能、快捷、方便。但是在控制過程中，需要先鎖定目標，然后再根據輸出的目標位置信息計算其相對于目標的機器人動態坐標信息。

4? 結語

綜上所示，自主式爆炸物銷毀系統的設計與實現都是要以實際為基礎，確保系統具有實用性、可靠性。同時，還應當做好機械、電控等系統的設計，從而為自主式爆炸物銷毀系統的功能實現奠定基礎。尤其是要靈活應用各種算法，完善銷毀系統的程序設計，進一步提升自主式爆炸物銷毀系統的安全性、可靠性。

參考文獻

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