射击操作人员反应能力训练装置设计

射击操作人员反应能力训练装置设计

摘要：该设计利用简单的技术实现了较为复杂的功能，在对武器

射击操作人员反应能力训练的针对性、模拟战场压力的开创性、训

测一体的综合性上都有很多独到之处。其操作简单，保养容易，界

面美观，便于有关人员使用。是一种实用有效的反应能力训练装置。

关键词：武器 射击 反应 训练

中图分类号：e92文献标识码：a 文章编号：

1反应能力综述

反应，是指由刺激而引起机体活动状态的变化。反应与刺激相对，

泛指机体对刺激的回答。反应存在于一切有机体对刺激物刺激作用

的规律性的回答之中。从低等动物中单细胞的草履虫，能向可食的

物体移动或避开有害的物体。到高等动物因身体内外的变化而发生

的肌肉运动或腺体分泌，以及人的一切活动，尽管在程度上有简单

和复杂之分，但都是机体对刺激的反应。肌肉受刺激而发生收缩，

是一种反应。神经纤维受刺激而发生兴奋传导，也是一种反应。腺

体受刺激而发生分泌，又是一种反应。

所谓反应能力，就是对外来信号的反应，并迅速做出相应动作的

能力。外来的信号虽然有所不同，但大都是通过人的眼睛、耳朵、

肌肉等感觉器官来感知的。一般是以感受到信号时到开始做出相应

动作的时间来表示反应能力的水平。

实践证明，反应能力这种素质可以通过后天的锻炼而逐步提高。

通过仪器可以锻炼和提高人的这种素质，使被训练者变得机敏。换

言之，仪器可以使“刺激—传导—决定—行动”这个生理反馈链上

的信号传输时间大为缩短。

2 装置的设计思路

在对影响射击操作人员反应能力的因素进行全面分析，并对提高

射击操作人员反应能力的方法进行系统研究的基础上，针对当前的

训练装置无法较好训练射击操作人员反应能力的不足，以及在模拟

战场环境对射击操作人员心理压力方面的欠缺，本着“训测一体、

模拟独到、操作简单、美观便捷”的理念设计了本装置。装置力求

从四个方面，综合提高射击操作人员的反应能力。

2.1通过训练，克服心理素质对射击操作人员反应能力的影响

射击操作人员在实战中，特别是面对生死存亡、命悬一线的危机

时刻，在所难免会产生恐惧、紧张、焦躁的情绪。本装置通过模拟

单个目标、多个目标的快速、反复、无规律的出现，并限定射击操

作人员在目标正对方位才能射击，让射击操作人员眼花缭乱，不知

所措，产生紧张、焦躁的情绪，但又不得不强迫自己静下心来，认

真对待出现的每一个目标，在合适时机和方位进行射击，从而逐渐

实现对不良情绪的克服。

2.2通过训练，减小环境因素对射击操作人员反应能力的影响

实战环境对射击操作人员的要求比训练演习时要更为苛刻，射击

操作人员往往会因为高温严寒、烟雾声光而难以集中精力，也就无

法及时对出现的目标作出快速反应。因此，在平时训练中，模拟真

实的战场压力是非常重要的。

本装置通过喷出烟雾作为对射击操作人员完成一轮任务失败的惩

罚，让射击操作人员心中时刻绷紧一根弦，产生对烟雾惩罚的担忧

心理，实现对射击操作人员注意力的分散。从而在对射击操作人员

不造成任何伤害的情况下，很好地模拟了战场压力。由于射击操作

人员精力被分散，但又不得不集中，这样，通过反复训练，也就逐

渐克服了环境因素对射击操作人员反应能力造成的影响。

2.3通过训练，提高射击操作人员神经对目标的兴奋度

分析反应能力影响因素可知，通过训练缩短反应时的关键在于提

高神经的机能。因此，如果能不断促进射击操作人员神经对目标的

兴奋度，减小射击操作人员肌肉产生动作的时间，便可以减小射击

操作人员的反应时，从而提高射击操作人员的反应能力。

根据以上分析，本装置通过让八个绿色的“坦克”中的一个，随

机快速变为红色的“目标”，并要求射击操作人员在极短的时间内

作出反应，通过反复训练，从而提高了射击操作人员神经对目标的

兴奋度。

2.4通过训练，培养射击操作人员发现目标后的快速判断能力

从影响反应能力的分析中，可知高级中枢的判断分析能力与反应

能力有着很大关联。目标在某距离上是更适合于用机枪或火炮打

击，还是用导弹直接摧毁更为合适？存在一个取舍比较的问题。针

对不同的武器系统，射击操作人员能不能快速地作出正确的判断选

择，也很大程度上影响着射击效果。

因此，本装置通过随机向对决的两个射击操作人员显示相同的两

个距离，射击操作人员需在最短时间内按下表示该距离所在射程内

的按钮。通过反复操作，也就训练了射击操作人员的快速判断能力。

3 装置的构造及主要功能

3.1 装置的构造

该装置主要通过单片机编程控制相关功能电路，实现目标信号的

产生、射击动作的捕捉与判断、成绩的计算和显示、对“命中目标”

的提示和对不合格的训练者的惩罚。其内部硬件主要有：at89c51

单片机、max7219芯片、电源、复位电路、 功能选择电路、显示电

路、“模拟目标产生” 的电路、“模拟导弹发射” 的电路、提示音

电路、惩罚电路，以及一个0.25升的高压气瓶和两个电磁阀。

装置面板上包括八个红色led灯、八个射击按钮和六个功能选择

按钮、两块四位八段数码管、两个高压气体喷口等。底部有一个喇

叭口。

图3-1 硬件电路总体设计图

3.2装置的主要功能

该装置分为“直线清除”、“英雄对决”、“斩首行动”三个环节，

射击操作人员可以操作功能选择按钮进行不同环节的选择。

图3-2 装置面板设计图

直线清除：在直线清除环节中，有八个围成一圈的两两正对的“发

射按钮”，并且在每个按钮前侧对应一个“装甲目标”，八个装甲目

标中，任意一个随机变色，表示目标出现，并对射击操作人员构成

威胁。目标持续出现0.7秒，在这0.7秒内，射击操作人员必须按

下正对目标的“发射按钮”，才能有效命中目标。目标一共出现50

次，命中有效得2分，未命中不得分。系统将在一轮训练结束后显

示出射击操作人员成绩，如果得分低于60，系统将启动惩罚装置对

射击操作人员进行惩罚。

英雄对决：在该环节中，数码管向对决的两位射击操作人员显示

两个0—3000的相同数字，八个发射按钮中有相对的六个分别标有

0—500、501—1500、1500—3000三种距离范围。射击操作人员需

要在最短时间判断该数字在哪一距离范围内并按下相应按钮。在三

十轮对决后，数码管将显示双方最后得分，并启动惩罚装置对失败

方进行惩罚。

斩首行动：在本环节中，八个“装甲目标”从其中任意一个开始，

间隔0.2秒逆时针流水变色（如蛇环绕一般），射击操作人员在第

一个目标变色后，在最短的时间内按下该时刻变色目标（蛇头）所

对应的射击按钮，目标停止流水变色（蛇头已被斩掉），数码管显

示出目标开始变色至停止变色的时间。这个时间反映了射击操作人

员的反应快慢，因此也可作为选拔射击操作人员的装置。

3.3装置的工作过程

接通电源，单片机上电工作。当进入功能选择后，单片机执行先

应的功能选择程序进行功能选择。在装置的整个工作过程中，单片

机按照程序随机控制led亮灭，使得内部装有led灯的目标产生变

色效果。射击操作人员按下按钮后，程序通过查询按扭状态并判断

是否与led灯号对应，从而进行射击效果的判定。惩罚装置与显示

装置的启动也按照给定的程序，根据射击结果进行工作。

当装置中高压气瓶压力不足时，可用普通增压气枪通过注气口（类

似自行车轮胎注气口）注气加压。

3.4装置的操作流程

接通电源后，打开装置开关。按下功能选择按钮中的fs键进入功

能选择，功能1、2、3分别对应“直线清除”、“英雄对决”、“斩首

行动”三个环节。射击操作人员可根据自身实际情况，操作forward

或backward键进行功能选择。选择好功能后，按下start键后便

可以进行训练。

如果射击操作人员在训练过程中，想切换到另外两个训练项目中，

可以按下restart键，系统将重新回到开机状态。此时射击操作人

员可以再按下fs进入功能选择程序。

训练结束后，射击操作人员关掉电源即可。

4软件设计

一个嵌入式系统软件总是由复杂的程序构成，一般来说，一个完

整的嵌入式程序分为两个主要的层次，即底层驱动和功能软件。

底层驱动：与底层硬件相关的程序部分，负责对所有的硬件进行

控制和操作。本装置中的max7219数码管驱动程序、蜂鸣器驱动程

序、键盘接口程序都属于底层驱动。

功能软件：这部分是实现系统基本功能的程序。装置中的数码管

显示程序、功能选择程序、按键操作程序等属于该层次。

图4-1主程序系统结构图

图4-2功能二“英雄对决”程序流程图

5结束语

装置以训测一体、模拟独到、操作简单、美观便捷的理念，以制

约武器射击反应能力的因素为依据，具备针对性克服制约射击反应

能力因素的功能以及测试射击操作人员反应时间的功能。其创造性

地设计了惩罚环节，能较好地模拟战场环境对射击操作人员心理产

生的影响，对于训练射击操作人员克服战场不良心理影响的能力有

重要的现实意义。

参考文献

1 刘克俭，蔡荣泰，周明浩等.高温对工人神经行为功能的影响[j].

职业医学，1994，21(1)：18—20

2林潮.噪声作业对工人神经行为功能影响的调查研究[ j].工业卫

生与职业病, 1998, 24 (5):274

3周润景.基于proteus的电路及单片机设计与仿真.北京航空航天

大学出版社，2010.1

4夏军.百步穿杨——导弹.化学工业出版社，2009.2

注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。