野外训练是提升部队士兵体能和战斗力的重要方式,对于建立强军强国的部队具有重要意义。计算机辅助训练技术的应用,对军事训练过程中的士兵信息管理、训练方案的实施、士兵运动状态的检测、保障训练过程安全等方面,都有非常实际的意义。计算机辅助训练的关键是训练场所士兵训练的实时数据采集,对运动形态的模式识别。野外训练的地理环境复杂,包括山林、湖泊等;训练时间段不定,白天夜晚都有训练任务;训练场景多样,会放置形状各异的障碍物;参训人员数量较多,人员之间经常互相遮挡。这些因素对于基于图像处理技术的运动形态模式识别、全天候使用存在一定的难度,某种程度上应用受限。野外训练中采用传感器技术采集士兵的各项运动参数,对上述提到的各种复杂情况,是一种有效的实施方法,可以满足野外训练的各种情况。人体装备的传感器不受白天黑夜的影响,周边的障碍物和人员的重叠不会影响传感器的数据。根据野外训练的特殊场合,本文研究的野外训练计算机辅助系统,信息采集和运动模式识别主要基于传感器技术。论文主要做了以下几方面的工作:1)分析系统的功能需求,给出系统设计方案,由用户单元模块、上位机接口和计算机三部分组成系统。用户单元模块是可穿戴式设备,由部位数据采集单元和数据汇总单元组成,采集每一个士兵装备的传感器运动信息并发送出去;上位机接口接收单元模块用于接收和存储多个训练士兵发送的数据,向计算机发送数据;计算机实现对数据的处理。确定用户单元模块内部信息采用无线通信方法、用户单元模块和上位机接口单元模块采用LoRa通信方法、上位机接口单元模块和计算机采用LAN通信方式。2)根据系统设计方案,对加速度传感器、大气压传感器、定位传感器、无线通信模块、PHY芯片和微处理器等选型、确定接口电路。完成原理图设计、PCB布局和硬件电路制作。3)上位机接口部分的软件设计。在嵌入式处理器中通过移植Free RTOS设计一个数据管理存储系统,对上位机接口中的Flash,单元索引为每个用户单元模块保存识别信息以及现场工作数据,对Flash的数据采用FAT管理,单元的运动信息包括GPS位置、高度、步数及运动类型,用结构体的形式保存到单元信息。另外用三个线程分别实现以太网通信、LoRa通信管理和运动数据运算。4)部位数据采集和数据汇总单元的软件设计,对大气压传感器和加速度传感器的实时数据进行分析,根据加速度传感器的数据变化规律,控制传感器的转换速率。检测在设备不使用的情况下,关闭大气压传感器。以满足穿戴设备节能低功耗的需求。微处理器通过串口的RX端口接收北斗定位信息,由于通信数据速率高,USART采用DMA工作模式接收北斗数据。对LoRa模块的协议栈进行移植。LoRa的SPI同样采用DMA通信方式。通过DMA控制,可以大幅降低微处理器的负荷。