自主目标搜寻与打击的移动式智能电磁炮系统设计

第2章现状分析2.1国内研究现状中国对电磁炮的研究虽然发展较晚，但研究速度迅速，中国电磁脉冲武器不仅技术领先，而且已经成为该项武器研发的佼佼者。2020年8月，我国学者在对电磁炮系统模拟设计中提出，通过搭载二维电动云台，能够在水平方向和竖直方向的一定角度内任意偏转，并能实现自动瞄准寻靶以及手动瞄准寻靶功能。该装置使用MPU6050读取电磁炮的实时发射角度，利用卡尔曼算法对角度信息进行滤波，通过PID算法实现对电磁炮发射系统的闭环控制REF_Ref18667\r\h[1]。此观点的优点是可以随意通过调整电动机的转速来调整炮台的转速。提高了云台炮塔在运行过程中的机动速度。但忽略了响应速度，因为电机的响应速度不够及时，同时炮台的结构组成相对复杂，给后期的维护调试带来了一定困难。为解决这个问题研究人员“采用DS3115舵机作为二维舵机炮台系统的核心”REF_Ref18709\r\h[2]。其优点是转动角度的准确性较高，指向性较好，其结构组成较为简单，便于维护调试，同时价格也相对低廉。2022年6月我国学者在对模拟曲射电磁炮进行设计时，使用激光传感器测量炮位与靶标之间的距离和角度。根据传感器采集的数据计算出弹着点。单片机控制舵机转到指定水平角度和俯仰角度，同时控制DC-DC升压电路为高能电容储能组件充电，充电完成后，启动高压开关发射电路，线圈产生磁场，发射炮弹REF_Ref18830\r\h[3]。这种做法提高了炮弹的命中率。但没有解决对移动目标的搜索和打击问题。为了解决这个问题我国研究人员使用OpenMV摄像头实现目标追踪，锁定目标，超声波探测器探测距离，反馈至单片机，单片机控制放电电路的线圈电流进而控制射送角度REF_Ref18938\r\h[4]。此方案引入了视觉模块，不仅解决了电磁炮对移动目标进行锁定和打击的问题，同时也提升了电磁炮的智能化。2018年3月我国学者对电磁炮物理模型进行构建中时，使用外触发控制继电器开关连接电容器和励磁线圈构成闭合电路，由电容器放电REF_Ref19013\r\h[5]。此方案为电磁炮蓄能提供了办法。但由于电磁炮发射时电压较高，操作失误容易造成元器件损毁。对于这个问题，有学者做出了更优的方案，他们巧妙地采用光耦将微控制器与给电容充电开关隔离，这种设计避免了因操作失误使微控制器烧毁REF_Ref19052\r\h[6]。2.2国外研究现状与国内相比国外对电磁炮的研究较早，其技术较为成熟。2022年12月，国外研究人员研发出“RAFTAR”的模块化电磁轨道炮加速器设施（即用于技术和研究的轨道炮加速器设备），该设施在第一次测试中，成功将8g固体铝7075电枢炮弹的加速度超过1000m/sREF_Ref19091\r\h[17]。2008年12月，国外研究人员对电磁发射器研究中发现，磁场产生一个动态力，使电枢向前移动。在电磁发射器中，电枢在发射过程中达到临界速度，这会导致高振幅应力和应变。此外，高应力和应变会损坏钢轨并缩短其寿命REF_Ref19163\r\h[18]。2.3现状和需求分析综上所述，可以看出。国内外对电磁炮的研究，更多的偏向于电磁炮的能量储备和炮弹发射装置的研究。而对电磁炮的自动化以及电磁炮机动性方面的研究有所不足。为了加强电磁炮自动化和机动性的研究，实现“自动目标搜寻与打击的移动式智能电磁炮系统的设计”，需要该系统设计能够满足以下需求：能通过无线遥控对电磁炮进行遥控，控制其到达指定位置。能够自主对目标进行捕捉和锁定。系统锁定目标后电磁炮打击系统能自动和手动对目标进行精确打击。炮弹的发射距离可以根据实际需要调节。显示模块能实时显示目标的距离、电容储能情况等各项数据。为实现以上功能需求，因此本设计需要用到蓝牙小车动力系统满足电磁炮的机动性和无线遥控功能，用OpenMV视觉模块来对目标进行搜索和锁定，同时搭配云台模块来调控炮管方向，保证打击的精确性，用激光测距模块来测量目标的距离，用阻磁式线圈和升压模块结合将炮弹发射出去。第3章总体方案设计和选择3.1电磁炮系统的总体设计本设计基于STM32单片机和OpenMV4图像识别模块，利用电磁原理实现的移动电磁炮系统。该设计主要分为动力系统、电磁炮发射系统、图像识别系统、显示系统。动力系统通过接收远程蓝牙信号，然后输出PWM给驱动电路控制电动机的旋转启停。发射系统的组成的零部件是蓄能电容、可控硅以及升压模块，控制炮管外围的线圈产生洛仑磁力，作用于炮管内的金属炮弹，将炮弹发射出去。图像识别系统是由OpenMV视觉识别模块进行目标搜索和采集。将目标的位置坐标传输给STM32的片机，由STM32单片机控制两个舵机的转动进行瞄准目标，目标锁定后好单片机会输出发射信号控制炮弹的发射，在目标的锁定过程中为了提高精确度采用了增量式PID算法。显示系统是由OLED屏组成，它能通过测距模块显示目标的实时位置，以及电容的蓄能情况。本系统的基本框图如图3.1所示：图3.1系统的基本框图3.2动力系统方案的设计第一种方案是选用蓝牙小车。蓝牙小车的基本构成是STM32单片机、步进电机、HC-05蓝牙模块、L293D电机驱动模块等构成。如下图3.2所示以STM32为核心的驱动扩展板。该模块以STM32单片机为中心，以MDK为开发平台，实现了软件的设计与开发。通过对L293D模块IN1~IN4管脚的高低电平进行控制，实现了对电动机旋转方向的控制，进而控制动力小车的运转。车子无线遥控由蓝牙模块来控制的，可以使用手机的蓝牙系统与Bluetooth模块进行通讯，从而达到启动、转向，和停止的目的。第二种方案是选用智能wifi控制小车。wifi小车的器件组成是ESP8266-12E模块（NodeMCU）、L293D电机驱动器、直流减速电机、7805稳压器等。其原理与蓝牙相似，只不过esp8266这款芯片可以连接wifi，可以使用局域网来控制小车。考虑到智能电磁炮系统用到了STM32单片机，并且动力小车控制器和电磁炮系统能够共用一个控制器，为了节约成本，所以选用第一种方案。图3.2STM32为核心的驱动扩展板模块图3.3旋转炮台方案的设计第一种方案是使用电动机带动炮台转动，这种方案的优点是可以随意通过调整电动机的转速来调整炮台的转速。但它的弊端也比较突出，那就是响应速度不够及时，炮台的结构组成相对复杂。第二种方案是使用MG996R舵机来对云台进行控制，如下图3.3所示。它的主要组成是舵机外壳、位置反馈电位计、控制电路板、减速齿轮组、电动马达。舵机的控制原理较为灵活，主要的控制方式有两种：第一种是pw信号控制，第二种是串口通信控制。其控制原理也较为简单，首先接收机向舵机发出通信讯号，然后传送给电路板上的IC驱动元件，电动马达开始转动，马达转动时将动力通过齿轮组传递给舵机的摆臂，在电动机转动角度的同时，其电阻值也是随着舵机转动角度开始变化的，因此位置检测器件通过检测电阻值便可知道舵机转动的角度是否到达指定的位置。其优点是转动角度的准确性较高，指向性较好，其结构组成较为简单，同时价格也相对低廉。通过两种方案的测试，舵机带有自动复位的功能，每次发射完之后，炮管都能回到原来的位置，并且舵机的应用较为广泛，技术成熟可靠性强。组合和调试都较简单。因此我选择了第二种方案。图3.3舵机云台图3.4电磁炮发射开关电路控制方案的设计在对电磁炮开关电路进行设计时，我首先想到的就是MOS管。MOS管开关电路的控制原理是通过MOS管栅极（g）来控制MOS管源极（s）和漏极（d）接通和断开。MOS管的输入阻抗较高、热稳定性较好、制作工艺简单，价格低。但对于本设计来说，MOS管有一个缺点就是耐压值较低，电磁炮的升压模块最高能将电压升至85V，同时电磁炮进行发射时瞬时电流较大，这样一来容易造成MOS管烧坏。于是通过查阅相关书籍和网络资料我找到了第二种方案。利用继电器和双向可控硅进行开关电路的组合，双向可控硅是一种二极管和晶闸管的混合器件，可以看成是一对反并联连接的普通可控硅的组合，工作原理与常见的单向可控硅一样，但控制方式更加灵活。双向可控硅拥有两个主电极T1和T2，一个门极G，门极使器件在主电极的正反两个方向均可触发导通，所以双向可控硅在第1和第3象限有对称的伏安特性。双向可控硅门极加正、负触发脉冲都能使管子触发导通，因此有四种触发方式。它的特点是拥有良好的耐压性。综上所述为了安全可靠，我选择第二个方案。3.5OpenMV视觉模块方案的设计在对电磁炮系统视觉模块进行设计时，我首先想到的是OpenMV系列视觉模块，让我难以抉择的是选用OpenMV3还是选用OpenMV4，两者都广泛应用于机器人、智能家居、工业自动化等领域。通过对比我发现在性能上，OpenMV4使用的是Cortex-M7处理器，运算速度比OpenMV3使用的处理器更快，同时图像识别的分辨率更高。OpenMV4板载随机存取存储器，存储能力为264kb，比OpenMV3更大。OpenMV4还拥有更多的通信和传感器接口，可拓展性更强。编程语言上两者都支持C/C++和Python编程语言，但OpenMV4还支持MicroPython语言编程，因此OpenMV4拥有更多的语言编程。在成像和视野方面，OpenMV4采用全新的OV7725传感器，比OpenMV3拥有更高的清晰度，以及更大的成像视野，对于电磁炮系统来说更大的视野等同于对目标的捕捉区域更为宽广，打击范围更大。最后在价格方面OpenMV4远高于OpenMV3。综上所述，虽然OpenMV4的价格较贵，但OpenMV4作为OpenMV3的升级版，具有更高的性能、更宽的视野、更多的编程语言和更多的功能。为了提高系统整体性能，让电磁炮系统拥有良好的目标捕捉能力，因此我选用OpenMV4作为电磁炮的视觉模块。如图3.5所示。图3.5OpenMV4视觉模块图3.6测距模块方案的设计第一种方案是选用HC-SR04超声波测距模块，其工作原理是超声波发射装置向某一指定方向发射超声波，声波在遇到前方障碍物后会原路反射回来，测量声波从发射到返回的时间，进而通过S=340t/2，测算出目标的距离。第二种方案是选用TOF（TimeofFlight飞行时间）激光测距模块，它的设计原理是基于激光脉冲的飞行时间，利用激光发射，激光传输和激光接收三个阶段，TOF激光测距模块接收来自物体反弹的激光束。模块内部的光电二极管会将来自反射的激光能量转换成一个电磁信号，并且放大这个信号以作为计算激光飞行时间的输入，测量出激光从发射到折射返回的时间差，进而通过S=299792458t/2计算出目标的距离。通过比较得知激光测距的精度为亚毫米级别，超声波测距的精度为厘米级别。相比之下激光测距的精确度更高，同时激光测距和超声波测距相比激光测距不受气流和噪声的干扰。因此为了测距的准确度更高和抗干扰性更强，我选择了第二种方案选用TOF激光测距模块。如图3.6所示。图3.6TOF激光测距模块图第4章电磁炮系统原理及电路设计4.1炮弹发射的基本原理电磁炮，又称为磁轨加速器，是一种利用磁场产生的动力的高速运动装置。电磁炮基本原理是利用电流通过导线时，会产生一个磁场，而磁场与电流方向垂直。当导线内电流瞬间增大时，将在导线附近产生一个瞬时的磁场，这个磁场会产生洛伦磁力，作用于炮弹，导致炮弹的运动，使炮弹加速发射出去。其具体原理如图4.1所示。图4.1电磁炮发射示意图4.2主控电路的最小系统设计电磁炮系统使用的主要控制芯片是STM32F103C8T6单片机，其电路图如下图4.2所示。它是以ARMCortex-M3作为内核开发的一款32位单片机，所谓最小系统指的是用于满足单片机最基本的功能所需要的最基础的硬件设计。STM32F103C8T6单片机最小系统一般包括一个晶振、一个复位按键、一个电源、同时还包括电容和连接器。晶振电路：晶振电路的主要作用是给最小系统提供时钟信号。一般STM32F103C8T6单片机所用到的是8MHz的晶振，晶振电路中包含两个电容和一个晶振。复位电路：复位电路的主要作用是对单片机进行复位，使其恢复到初始化状态，开始新的运行。一般单位机中会使用一个按键将RST（复位）引脚和地相连，当按键动作时，单片机便进行复位。在复位电路中还有一个上拉电阻，它的作用是在复位按键没有被按下时，复位引脚始终是高电平状态。电源电路：顾名思义，电源电路主要是为单片机进行供电。一般在单片机最小系统中把交流或直流电源转化为大小为5V直流电。在电路中还需要一个来直观表达供电电源是否正常的器件，那就是一个LED电源指示灯。在电源电路中还包含一个滤波电容，它的作用是降低电源产生的噪声。连接器：连接器的作用是，便于单片机与其他器件进行相连，例如扩展板和LCD显示屏。图4.2STM32F103C8T6单片机最小系统电路图4.3电磁炮的储能发射电路设计电磁炮的可能发射电路是该系统最重要的电路之一，设计的时候用到了二极管、储能电容、三极管、接近开关、接线端子等。该电路的主要作用是对电磁炮进行储能，然后通过可控硅进行放电，将储存在电容器中的电能快速释放，并将电能通过电磁的形式传递到炮弹上，使炮弹能够获得足够的动能发射出去。其电路如图4.3所示。图4.3电磁炮的储能发射电路图4.4电磁炮升压模块的电路设计该电磁炮的升压模块选用的是boost升压模块，它的主要组成是MOS管、电感、二极管、电容。该模块的工作原理是利用电感和电容的储能特性，将低电压信号转为高电压信号。其过程为当输入信号接通后，电感和电容同时开始工作，电感将输入信号转换为电流，并进行可能。而电容者将接收到的信号转化为电压，然后把机管把电容中所储存的能量释放出来，传递给其他器件。直到电容中所有的能量全部释放完成后，升压过程也就完成了。升压模块的电路图如4.4所示。图4.4升压模块电路图4.5供电电路设计该电磁炮系统采用直流稳压电源进行供电，因为直流稳压电源能够输出较为稳定的电压，能够使电磁炮系统在工作中稳定性更好。同时直流稳压电源的电流也比较稳定，极大地降低了电磁炮系统因电源电压波动而产生的干扰，有利于保证电磁炮的发射精度。另外直流稳压电源充电的效率更高，电压和电流可以调节，能够保证电磁炮的极致需求。其供电电路如图4.5所示。图4.5供电模块电路图4.6小车驱动电路设计在对蓝牙小车动力系统进行设计时首先要选择驱动芯片，主要的驱动芯片有三种，分别是HIP4082、IR2104、L298N。最终我选择了L298N型驱动芯片，它是一种电压和电流都较高的驱动芯片。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，一片L298N型驱动芯片最多能控制两个直流马达转动，它的优点是拥有较强的驱动能力、低发热、抗干扰能力强。驱动电路如图4.6所示。图4.6驱动系统电路图4.7按键电路设计设置按键的目的是满足电磁炮系统的人机交互功能，使电磁炮系统能够进行参数设置和模式选择。因为在该系统中所需的按键较少，因此将按键模块电路设计为4个单独按键的电路模式。其电路如图4.7所示。图4.7按键模块电路图4.8OpenMV电路设计OpenMV视觉模块，在该电磁炮系统中，主要是对目标进行捕捉，捕捉到目标后输出PID信号调动舵机云台瞄准和锁定图像目标。该模块具有两个电源输入端和一个电源输出端。输入端需要的电压为5V，输出端输出电压为3.3V用于给其他传感器进行供电。其模块电路如图4.8所示。图4.8OpenMV模块电路图第5章软件设计5.1软件系统设计该电磁炮的控制器有两个，分别为STM32单片机和OpenMV自带的控制器，STM32单片机它的主要作用是负责激光测距模块的数据读取、电磁炮的储能、炮弹发射、人机界面的模式选择和交互、蓝牙小车动力系统的控制。OpenMV自带的控制器主要负责捕捉锁定目标、控制云台的座机转动。两个控制器通过通信串口连接在一起，进行相互间的信息反馈。当需要进行目标捕捉时，STM32单片机会发送信号给OpenMV自带的控制器，然后OpenMV控制云台舵机搜索目标，目标搜索完成后OpenMV会给单片机反馈信号，STM32单片机根据返回的信号，进行后续的发射控制。5.2电磁炮主程序设计首先进入人机交互页面，进行模式选择，该电磁炮系统主要分为三种打击模式，分别是手动模式、自动目标追踪打击模式、自动巡航打击模式。手动模式：电磁炮系统会根据输入的距离参数来获取充电电压，同时发出相应的控制参数设置储能电容的电压。以此来控制电磁炮的炮弹发射距离，最后对电磁炮进行储能和发射。自主目标追踪打击模式：该模式下OpenMV视觉模块会输出信号，控制舵机的转动对目标进行捕捉，捕捉到目标后，STM32单片机会通过激光测距模块得知目标的距离，然后调整电容储能电压，同时对电磁炮进行储能和发射。自动巡航打击模式：进入该模式后，云台舵机自动开启±60°来自动巡航转动，OpenMV也开始对目标进行捕捉，当捕捉到目标后激光测距模块会迅速测出目标的距离，然后单片机调整电压对电容进行储能，随后迅速发射。具体流程如图5.2所示。图5.2电磁炮主程序流程图5.3OpenMV程序设计本系统设定的是对红色靶标进行捕捉，当系统需要调用OpenMV时，OpenMV视觉模块利用自身的摄像头捕捉环境图像，通过预设的像素值分析筛选出所需要的图像信息。在进行红色靶标识别时，OpenMV视觉模块会将图像中所有的红色像素提取出来，并利用一些算法进行处理和分析，最终确定红色靶标对应的位置和大小，然后输出PID信号调动舵机云台瞄准图像目标，锁定目标后将信息反馈给STM32单片机，具体流程如图5.3所示图5.3OpenMV程序流程图5.4动力小车程序设计该动力小车的无线遥控模块是HC-05型蓝牙模块，用户通过手机连接上蓝牙后，蓝牙模块的主要用途是接收同手机上发出的控制指令。蓝牙模块接到指令后会将信息传输给STM32单片机，然后单片机对信号指令进行翻译和解析，并发出相应的信号，控制四个电动机的转动，进而控制小车的前进、后退、向左转、向右转。其控制过程如图5.4所示。图5.4蓝牙动力小车程序控制流程如图5.5OLED显示程序设计为了满足电磁炮的人机交互功能，因此需要使用OLED显示模块，该模块是一种基于OLED（OrganicLightEmittingDiode）技术实现的显示模块，它具有低功耗、高对比度、高亮度、广视角等优点。它的屏幕大小是9.6寸，分辨率为128x64像素，宽电压供电，兼容3.3V和5V的电平逻辑，不需要电平转换芯片。IIC接口只需两个IO便可以轻松点亮。OLED程序设计流程图如图5.5所示。图5.5OLED程序设计流程图第6章系统测试6.1系统操作说明及模式介绍打开电磁炮系统的电源开关后，电磁炮进入开机待命状态，各项指示灯亮起，测压模块能准确地测得电磁炮系统的电压。打开手机蓝牙系统，搜索并连接动力小车系统蓝牙，通过手机操控页面可控制动力小车带动电磁炮系统自由运动。随后进入电磁炮系统人机交互界面，该系统的人机交互是通过按键和OLED屏幕进行的，如下图6.1所示。该页面中mid表示OpenMV视觉模块捕捉的红色目标的位置信息。该数字信息的范围是0~320，当页面中数字为160说明电磁炮炮管正对红色目标。页面中dis表示激光测距模块测得的目标距离，该距离的精确度是mm。图6.1初始调试界面图在对电磁炮进行打击模式选择前，需要先对其进行校验。方法如下，将红色目标放在电磁炮前方，然后慢慢移动目标，观察mid行所显示的数字。当数字显示为160左右时，停止移动，此刻表示电磁炮炮管已经正对着目标的方向。然后用卷尺测量目标距离电磁炮的位置，如果测得的结果和屏幕上激光测距模块反馈的距离结果相同，说明电脑系统状态正常，可以按back键，跳出该页面进行电磁炮打击模式的选择。6.1.1模式的选择和功能介绍该系统的按键布局，从上到下依次为Up（向上）、Down（向下）、Enter（进入）、Back（返回）。该系统共有三种打击模式可以选择。如图6.1.1所示，分别为手动打击模式（model1、model2、model3，因模式1、2、3均需手动输入发射所以统称为手动打击模式，具体功能差异在模式功能介绍中将详细说明）、自动目标追踪打击模式（model4）、自动巡航打击模式（model5）。在模式选择页面中，按Up键或者Down键调动屏幕中的“#”，对模式进行标定，然后按Ente键即可进入该模式。图6.1.1模式选择图功能介绍：模式1：进入该模式后，系统自动根据测距模块反馈的信息对储能电容充电，充电完成后发射电路立即动作，将炮弹发射出去。模式2：在该模式下，需要手动输入目标距离，然后系统会根据输入的距离信息算出所需要的充电时间，然后对电磁炮进行充电，充电完成后系统立即进行放电将炮弹发射出去。模式3：进入该模式后，需要手动输入目标的距离和炮管的角度。然后系统会根据输入的信息计算出电容的充电时间。然后进行充电，充电完成后系统立即开始放电，将炮弹发射出去。模式4：进入该模式后，OpenMV视觉模块开始寻找红色目标，搜寻到目标后进行锁定。锁定后舵机云台会跟随着目标转动，保证电磁炮的炮管始终正对着目标。当OpenMV系统读取的像素点小于预设的4个像素点时，系统会自动判定为已经瞄准完成，然后舵机云台会停止转动，关闭OpenMV传输串口。根据数据模块反馈的距离信息，算出所需要的充电时间，对电磁炮进行充电，充电完成后系统立即进行放电将炮弹发射出去。模式5：进入该模式后，舵机云台自动开始转动，转动的范围是±60度，在此视野范围内对目标进行巡航搜索，搜索的过程中系统循环读取目标的中心值160（此值表示炮管正对目标），当检测到目标正处于炮管的正前方时，根据测距模块反馈的信息，进行充电，充电完成后发射开关动作，将炮弹发射出去。6.2功能测试6.2.1机动性测试首先把动力小车的蓝牙模块连接上手机蓝牙，成功连接后，系统能够接收到手机上的蓝牙信号，随后进入手机的控制页面，可以通过页面中的按键准确地控制电磁炮的动力小车系统前进、后退、左转、右转。小车蓝牙控制页面如图6.2.1所示。图6.2.1蓝牙控制页面图6.2.2电磁炮系统打靶测试打开电源，分别在手动模式、自动目标追踪打击模式、自动巡航打击模式下，对电磁炮进行打靶测试，测试过程中以红色塑料瓶作为靶标，如图6.2.2所示。同时不断等距增大目标的距离，测试和对比电磁炮系统在不同模式下的打击精度。为保证数据的可靠性，每组相同距离测试20次，记录实际落点后取平均值。图6.2.2电磁炮系统打靶测试图不同模式下测试结果：手动模式：在该模式下，通过卷尺测量目标实际距离，然后输入各项参数（所测目标距离、炮管角度等）后，点击enter键，炮弹能够成功发射并准确落击中目标。该模式下打靶数据如表6.1所示。表6.1手动模式下测试数据理论落点距离值（mm）测试次数平均实际落点距离值（mm）平均误差（mm）1000201015.415.42000202018.718.73000203025.425.44000204030.530.5自动目标追踪打击模式：在该模式下，电磁炮系统能够自动通过OpenMV视觉模块寻找红色目标，然后电磁炮的炮台跟随目标转动，从而追踪并锁定目标，然后系统自动根据测距模块位置距离反馈，计算出充充电时间，系统对储能电容进行充电，充电完成后电磁炮系统自动发射炮弹，最后炮弹成功发射并击中红色目标，完成打击后系统自动停止，退出该模式，重新进入模式选择界面。该模式下打靶数据如表6.2所示。表6.2自动目标追踪打击模式下测试数据理论落点距离值（mm）测试次数平均实际落点距离值（mm）平均误差（mm）1000201012.412.42000202015.015.03000203022.722.74000204027.627.6自动巡航打击模式：在该模式下，电磁炮系统舵机云台能够自动左右转动巡航，在此过程中寻找红色目标，发现目标后，系统自动根据测距模块位置距离反馈，计算出充充电时间，系统对储能电容进行充电，充电完成后电磁炮系统自动发射炮弹，最后炮弹成功发射并击中红色目标，完成打击后舵机炮台继续巡航，寻找新的目标。该模式下打靶数据如表6.3所示。表6.3自动巡航打击模式下测试数据理论落点距离值（mm）测试次数平均实际落点距离值（mm）平均误差（mm）1000201025.625.62000202027.027.03000203030.730.74000204037.537.5最后通过观察和对比上面三种打击模式下表格数据发现，手动模式下的炮弹落点距离误差为22.50mm，自动目标追踪打击模式下的炮弹落点平均距离误差为19.42mm。自动巡航打击模式下的炮弹落点平均距离误差为30.2mm。由此可见该系统自动模式下准确度较高，且稳定性较强。第7章总结与展望本设计研究了自主目标搜寻与打击的移动式智能电磁炮系统。通过对系统的软件和硬件进行详细设计，该设计能够实现通过蓝牙模块对电磁炮系统进行无线遥控，控制其到达指定位置后，由OpenMV视觉模块对目标物体进行捕捉锁定，通过激光测距测算出目标距离，然后电磁炮发射系统对目标进行精确打击。通过对系统进行测试。该电磁炮系统可实现在低压供电的情况下，4m范围内能够对地面目标进行精确打击，且距离误差不超过10cm，另外我们对该电磁炮分别在手动模式、自动追踪打击模式、自动巡航打击模式下工作的精度进行了测试，在靶心位置不同的情况下，对每一情况记录20组数据。测试表明，手动模式下的炮弹落点距离误差仅为22.50mm，自动追踪打击模式下的炮弹落点平均距离误差仅为19.42mm。自动巡航打击模式下的炮弹落点平均距离误差仅为30.2mm。由此可见该系统具有良好的稳定性，且自动化程度较高，成功达到预期目标。自动目标搜寻与打击的移动式电磁炮系统是一种高科技的武器系统模型，可以实现自动目标识别和打击，具有重要的应用前景。随着科技的发展，人工智能技术和图像识别技术的应用越来越广泛，该系统可以将这些技术应用到武器系统中，实现自动化和智能化。在军事方面，该系统可以在危险环境下代替人员进行作战，提高战争的效率和安全性。在反恐行动中，该系统可以快速地定位和消灭恐怖分子，保护国家的安全。此外，该系统还可以在边境管理、海上安全、反海盗作战等方面发挥重要作用。参考文献周万禹,胡乃瑞,杨美琪,朱一飞.电磁炮系统的模拟设计[J].电子器件,2020,43(4):949-952.陈楠,刘家玮,郑力嘉,杨钰蕙,蔡文聪,彭力.基于多模式切换的高精度电磁炮系统[J].大学物理,2022,11(1)：72-76.屈召贵,杨睿,孙学斌,饶蓉.基于激光制导的模拟曲射电磁炮设计[J].物联网技术,2022,6(1):71-73.林政宇,王福杰,秦毅,郭芳,任斌.基于OpenMV视觉伺服的高精度电磁炮实验装置系统[J].中小企业管理与科技,2021(11):182-183.冯晓晖.电磁炮物理模型构建与系统实现研究[J].黑龙江科学,2018,9(5):134-135.黄佳琪,王善伟,毛凌青,陈金江.智能模拟电磁炮控制系统设计[J].电脑知识与技术：学术版,2020,16(5):225-226.刘赛南,李东升,何月阳,王国权,周海军.智能扫描定位电磁炮设计[J].科学技术创新,2020(31):79-81.唐勇,费付聪,周延怀.自制演示型电磁炮及其相关研究[J].物理教师,2015,0(1):47-48.宋跃,余炽业,胡胜.“单片机与接口技术”精品资源共享课设计与建设[J].实验技术与管理,2017,34(6):150-153.朱林海,洪晓芳,高芳芳,韩莉娜,刘茜.基于蓝牙监控的智能循迹运输小车设计[J].工业仪表与自动化装置,2021(3):126-130.黄建能,杨光杰.无线遥控小车[J].现代电子技术,2012,35(23):126-128.李如年,王敬,王海.新概念动能武器—电磁炮[J].中国电子科学研究院学报,2011,6(2):125-129.黄强,郭东桥,卞光荣.电磁炮的原理与技术发展[J].现代物理知识