一种警棍技击训练系统的硬件设计

一种警棍技击训练系统的硬件设计

张静

武警警官学院  四川·成都  610213

摘 要：着眼于当前警棍训练存在的动作标准低、实战运用效果不佳等问题，本文设计了一款基于单片机的警棍技击训练系统。本系统设计包含选手模块、裁判模块、总控制器模块，采用ZigBee技术实现无线通信，可有效改善当前警棍训练存在的不足，深化警棍的实战运用效果，对于提高实战化水平具有重要意义。

关键词：短棍技击：训练系统； ZigBee无线通信

1引言

警棍，是部队当前使用较为频繁的一种短棍，具有体积小、重量轻、便于使用和携带，既能自卫又能攻击，攻防兼备的特点。在处置群众性骚乱、暴乱等事件时，不但具有制服犯罪分子破坏社会治安的威慑力，而且具有不致命致残的优点，是一种维护社会秩序有效的非致命武器。警棍的实用性较为突出，但从实际任务处置情况来看，实战作用效果的发挥并不是十分明显。主要有两方面原因：一是使用人员技术动作掌握不到位；二是日常训练中缺乏实战化的技击对抗训练，使得警棍的实战作用效果不明显，无法迅速对敌造成有效伤害。

2功能需求分析

当前，警棍的训练和考核等过程都是纯人力进行指导和评判，缺乏过程化的数据资料，不便于动态掌握整个训练考核情况，从而进行理性的数据分析，对实战实训的效能进行评估，动态调整训练目标和计划[1]。

本系统设计基于单片机，采用ZigBee无线模块实现数据的传输，系统考虑的功能有：第一，组网自检功能：系统应能有效判断选手及裁判模块是否与总控制器正常连接，以确保训练考核过程中相关数据的正常传输；第二，模式切换功能：系统应能提供多种训练模式，包括时间模式（规定时间内得分多者获胜）、分数模式（规定分值内先达到者获胜）、自由模式（时间与得分不做设置），以适应不同训练考核的需求；第三，违规处理功能：选手违规攻击时，裁判应能对选手做出相应犯规处理，确保技击训练的合理性与公平性；第四，时间及分值设置功能：在时间模式和分数模式情况下，系统应可任意设定时间和分值； 第五，实时显示功能：系统能实时显示当前训练模式、训练时间及双方选手得分情况。除以上功能外，系统还应根据设计的实际需要配备特定的模拟短棍，训练选手模块、裁判评分模块，以完善系统的功能设置。

3总体方案设计

根据警棍技击训练系统的功能要求，进行系统设计。系统设计由总控制器模块、MCU、ZigBee无线模块、选手模块、裁判模块五个部分构成，系统设计框图如图1所示。当训练双方攻击得分或裁判评分时，对应模块利用单片机完成数据转换，通过无线传输方式将数据发送给主单片机，最终在总控制器端实时显示当前双方选手的训练考核得分情况[2、3]。

图1 系统设计框图

3.1 总控制器模块功能设计

训练系统的总控制器，相当于该训练系统的控制中枢，使得整个系统能够实现组网自检功能、模式切换功能、时间及分值设置功能、实时显示功能，采用功能按键、液晶显示屏来实现功能选择和显示功能。总控制器采用无线数据传输模块，接收来自训练者的得分数据，以及裁判的评分界定数据，并对数据做进一步分析处理，将当前训练状况在液晶显示屏上进行显示。

3.2 模拟警棍设计

模拟警棍的设计主要是基于实战中警棍的技术动作要领。以常用警棍为例，对实战中技术动作进行分析，发现其两个特点：第一、选手的技击动作可分解为“劈、扫、撩、刺”四个基本技术动作(不考虑双手捅、捣等非技术性动作)；第二、选手握棍成格斗势后，按照正确技击动作进行训练，警棍的有效攻击点可视为集中于顶端及一个侧面。基于此，考虑设计与实战相适应的模拟短棍，并在短棍的顶端和一个侧面上安装上相应的多路压力感应装置，当选手攻击成功时，短棍上即会有相应压力反应，单片机迅速对选手得分信息做出分析处理，并经无线模块将得分信息传至总控制器模块。

3.3 选手模块设计

在系统中，除自由模式外，时间模式以规定时间内双方得分高低界定胜负，分数模式以规定分数内谁先达到相应分数来界定双方胜负。因此，在整套系统的设计中，训练者得分和裁判判分设置至关重要，直接关系到系统设计的合理性与实际应用性。

在训练者得分和裁判判分设置中，为确保双方技击胜负的合理性及公平性，设计比赛得分规则，对训练者得分和裁判加减分进行设定。当训练者攻击成功时，短棍上相应压力感应装置触动，单片机分析处理后经无线模块将得分信息传至总控制器，总控制器液晶显示屏完成对训练者技击信息的更新与显示。

3.4 裁判模块设计

为加强技击胜负的公平性与合理性，设计两个裁判模块，裁判可以对训练者双方进行多角度观察，并在训练者攻击有效或犯规的情况下按下按键，实现加减分，并将数据实时传输到总控制器。当训练者攻击得分，裁判1和裁判2共同对训练者攻击得分做出界定，数据经无线模块传至总控制器并进行实时显示。

4 结论

本文以实战化训练为主导，在立足于训练双方技击胜负合理性与公平性的基础上，设计一套警棍训练系统，进一步实现不同训练考核要求下，有效切换不同训练考核模式，并实时显示双方选手技击情况。系统一方面可以收集过程化数据，有利于对训练考核进行分析和指导；另一方面能够统一化评判标准，提高评判的公平性，减少人力输出；另外，系统还可以起到趣味训练，科学训练的作用。

参考文献

[1] 王雷. 单兵战斗动作快速能力实战化训练研究——以步兵信息化条件下城市作战为背景计[D]. 郑州: 解放军信息工程大学, 2015.

[2] 苏倩. 基于ZigBee的多智能机器人无线通信系统的硬件平台研究[D]. 西安: 西安电子科技大学, 2012.

[3] 余鹏程. 基于ZigBee的实验室电源管理系统[J]. 物联网技术, 2021, (2): 35-38.