一种用于真人CS红外辅助水弹对战装备的头盔装备的制作方法

本实用新型涉及真人CS对战装备技术领域，尤其涉及一种用于真人CS红外辅助水弹对战装备的头盔装备。

背景技术：

现有的真人CS对战装备，根据装备子弹的不同主要分为三种：彩弹类CS对战装备、BB弹类CS对战装备和激光类CS对战装备。彩弹类和BB弹类CS对战装备，虽然枪支感较为真实，但二者子弹都是采用全金属，存在伤人危险，受到国家法律约束，无法应用于真人CS运动。激光类CS对战装备，虽然具有射程远、子弹安全等优点，但其缺乏枪支真实感。

相较于前面所述的三种CS对战装备，水弹枪CS对战装备因其既具有枪支真实感，又不存在伤人危险的优点逐渐成为市场的主流产品，如中国专利公开号为CN205924938U的实用新型专利就公开了一种应用于水弹枪真人CS对战系统的震动感应电路。但现有的水弹枪真人CS对战装备，其大多数通过头盔作为被击感应部位，同时都采用震动感应电路进行中弹检测，振动感应电路的检测原理为头盔出现震动，则震动感应电路的震动传感器感应到震动信号作为中弹判断指标并进行中弹计数，在这种检测原理下，若玩家带着头盔撞击到物体时也会产生震动，此时的震动感应电路会产生误判，误以为玩家被击中，导致游戏结果不准确，降低玩家的游玩兴趣。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，拟设计一种真人CS红外辅助水弹对战装备，将红外信号和水弹同时应用于CS对战装备，利用红外信号和水弹击中双重判定标准对有效击中进行判定，不仅提高击中判定的准确性，而且可识别和记录作战双方人员的作战比赛真实成绩，从而大大提升了游戏的娱乐感、体验感和真实感。为此，本实用新型提供一种用于真人CS红外辅助水弹对战装备的头盔装备。

为实现以上技术目的，本实用新型的技术方案是：

一种用于真人CS红外辅助水弹对战装备的头盔装备，包括头盔壳体及设于头盔壳体上的头盔控制电路、扬声器、LORA模块和锂电池，所述头盔控制电路包括ESP32WIFI蓝牙主控单元、震动检测单元、红外信号接收单元、队伍及队员状态指示灯单元、语音播报单元和锂电池接口单元；

所述ESP32WIFI蓝牙主控单元接收外部控制设备发送的初始属性信息并进行存储，接收震动检测单元、红外信号接收单元发送的信号，结合初始属性信息和震动检测单元、红外信号接收单元发送的信号生成佩戴者的对战情况信息并根据对战情况信息向队伍及队员状态指示灯单元、语音播报单元发送控制信号，所述对战情况信息同步反馈回外部控制设备，所述ESP32WIFI蓝牙主控单元通过LORA模块与外部控制设备进行通讯；

所述震动检测单元用于检测头盔壳体因水弹击中产生的震动信号并将其转化为电信号后送给ESP32WIFI蓝牙主控单元；

所述红外信号接收单元接收水弹枪发射的红外信号并将其转化为电信号后发送给ESP32WIFI蓝牙主控单元；

所述队伍及队员状态指示灯单元用于接收ESP32WIFI蓝牙主控单元的控制信号并根据控制信号指示佩戴者的队伍队别及佩戴者的状态信息；

所述语音播报单元用于接收ESP32WIFI蓝牙主控单元的控制信号并根据控制信号驱动扬声器播报语音；

所述锂电池通过锂电池接口单元为头盔控制电路供电；

作为改进，还包括设于头盔壳体上的用于指示佩戴者战亡的LED指示灯模块,所述LED指示灯模块包括LED发光管及LED发光管驱动电路，所述头盔控制电路还包括与LED发光管驱动电路连接的LED指示灯接口单元。

作为改进，还包括设于头盔壳体上的用于提示佩戴者战亡的烟雾发送模块，所述烟雾发送模块包括单兵烟雾罐及单兵烟雾罐驱动电路，所述头盔控制电路还包括与单兵烟雾罐驱动电路连接的烟雾发送控制单元。

作为改进，还包括设于头盔壳体上的语音通讯模块，所述语音通讯模块用于同一队伍内队员的语音对讲。

作为改进，所述头盔控制电路还包括与ESP32WIFI蓝牙主控单元连接的显示单元，所述显示单元用于显示佩戴者的队伍队别及佩戴者的状态信息。

作为改进，所述头盔控制电路还包括与ESP32WIFI蓝牙主控单元连接的震动小马达单元，所述震动小马达单元用于产生震动以提示被有效击中。

作为改进，所述头盔控制电路还包括连接于锂电池接口单元和ESP32WIFI蓝牙主控单元之间的锂电池电压检测单元，所述锂电池电压检测单元用于监测锂电池输出电压并将监测结果反馈回ESP32WIFI蓝牙主控单元。

作为改进，所述锂电池接口单元还包括锂电池充电接口，通过锂电池充电接口能够外接电源适配器为锂电池充电。

作为优选，外部控制设备包括服务器、遥控器和手机APP客户端；所述服务器用于设置装备的初始属性信息并将其发送到头盔装备的ESP32WIFI蓝牙主控单元，接收头盔装备的ESP32WIFI蓝牙主控单元反馈的对战情况信息并对接收到的对战情况信息进行汇总，生成实时对战汇总信息并展示；所述遥控器作为服务器的手持终端，用于设置装备的初始属性并将其发送到ESP32WIFI蓝牙主控单元；所述手机APP客户端作为服务器的手持终端，用于同步展示服务器生成的实时对战汇总信息。

从以上描述可以看出，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型能够同时检测水弹击中信号和接收红外信号，利用水弹信号和红外信号作为双重判定标准进行有效击中判定，只有当两种信号同时存在时，才判定为有效击中，提高击中判定的准确性；

2、设备功耗低，供电均采用可循环充电的锂电池供电；

3、授权灵活，装备配置可通过服务器或遥控器设置；

4、系统体验感及真实度高，攻击双方成绩均可识别到具体人员；

5、可利用手机APP客户端实时查看每个场次游戏数据；

6、系统稳定高效，游戏大数据均由后台服务器统计和处理。

附图说明

图1是本实用新型所应用的CS装备的系统框图；

图2是本实用新型的电路结构框图；

图3是本实用新型所应用的CS装备的背心装备的电路结构框图；

图4是本实用新型所应用的CS装备的水弹枪装备的电路结构框图。

具体实施方式

结合图1至图4所示，详细说明本实用新型的一个具体实施例，但不对本实用新型的权利要求做任何限定。

如图1所示，一种真人CS红外辅助水弹对战装备，包括人员装备和外部控制装备，人员装备包括多套，每套人员装备包括头盔装备1、背心装备2、水弹枪装备3，外部控制设备包括服务器4、遥控器5、手机APP客户端6。

如图1所示，头盔装备1、背心装备2、水弹枪装备3组成真人CS游戏人员的基本配置装备，每套人员装备的上述三部分通过蓝牙信号进行配对连接，组成一个不可分割的可统计被击中次数的真人CS游戏装备，其中每个人员的头盔装备1通过蓝牙信号自动配对及控制其自身装备的背心装备2和水弹枪装备3。对战过程的有效击中采用水弹击中和红外信号接收双重标准进行判定。由服务器4、遥控器5、手机APP客户端6构成的外部控制设备对多套人员装备进行控制。

其中：

(一)头盔装备1的具体设计方案如下：

如图2所示，头盔装备1包括头盔壳体及设于头盔壳体上的头盔控制电路101、扬声器102、LORA模块103和锂电池104，头盔控制电路包括ESP32WIFI蓝牙主控单元101A、震动检测单元101B、红外信号接收单元101C、队伍及队员状态指示灯单元101D、语音播报单元101E和锂电池接口单元101F；

ESP32WIFI蓝牙主控单元101A接收服务器4或者遥控器5发送的初始属性信息并进行存储，接收震动检测单元101B、红外信号接收单元101C发送的信号，结合初始属性信息和震动检测单元、红外信号接收单元的信号生成佩戴者的对战情况信息并根据对战情况信息向队伍及队员状态指示灯单元101D、语音播报单元101E发送控制信号，对战情况信息同步反馈回服务器4，ESP32WIFI蓝牙主控单元101A通过LORA模块103与服务器4、遥控器5和手机APP客户端6进行通讯；

震动检测单元101B用于检测头盔壳体因水弹击中产生的震动信号并将其转化为电信号后送给ESP32WIFI蓝牙主控单元101A；

红外信号接收单元101C接收水弹枪发射的红外信号并将其转化为电信号后发送给ESP32WIFI蓝牙主控单元101A；

队伍及队员状态指示灯单元101D用于接收ESP32WIFI蓝牙主控单元101A的控制信号并根据控制信号指示佩戴者的队伍队别及佩戴者的状态信息，具体包括游戏场次标号、所属队伍名称、队员生命、游戏时间信息(例如剩余时间)，被击中次数及每次击中的击中者信息等；

语音播报单元101E用于接收ESP32WIFI蓝牙主控单元101A的控制信号并根据控制信号驱动扬声器102播报提示性语音；

锂电池104通过锂电池接口单元101F为头盔控制电路101供电；

其工作原理为：

震动检测单元101B检测头盔壳体因水弹击中产生的震动信号并将其转化为电信号后送给ESP32WIFI蓝牙主控单元101A，红外信号接收单元101C接收水弹枪发射的红外信号并将其转化为电信号后发送给ESP32WIFI蓝牙主控单元101A，ESP32WIFI蓝牙主控单元101A对接收到的信号进行处理分析，只有ESP32WIFI蓝牙主控单元101A在接收到震动检测单元101B反馈信号的同时或者一定间隔时间内(根据应用需求自行设定同时或一定间隔时间)，也接收到红外信号接收单元101C的反馈信号，才判定为人员的头盔装备被有效击中，否则判定为无效击中，从而生成判定结果，ESP32WIFI蓝牙主控单元101A结合判定结果和存储的初始属性信息生成对战情况信息，并根据对战情况信息生成队伍及队员状态指示灯单元101D和语音播报单元101E控制信号，队员状态指示灯单元101D接收ESP32WIFI蓝牙主控单元101A的控制信号并根据控制信号指示佩戴者的队伍队别及佩戴者的状态信息，语音播报单元101E用于接收ESP32WIFI蓝牙主控单元101A的控制信号并根据控制信号驱动扬声器102播报提示性语音，例如“你被击中”，“注意隐蔽”等。同时ESP32WIFI蓝牙主控单元101A将对战情况信息反馈回服务器4；

头盔控制电路101的部分主要单元采用的具体技术方案如下：

(1)ESP32WIFI蓝牙主控单元201A采用乐鑫公司生产的一款通用型Wi-Fi+BT+BLE MCU模组，型号为ESP-WROOM-32。该模组功能强大，用途广泛，可以用于低功耗传感器网络和要求极高的任务，例如语音编码、音频流和MP3解码等。该模组的核心是ESP32-D0WDQ6芯片，具有可扩展、自适应的特点。两个CPU核可以被单独控制或上电。时钟频率的调节范围为80MHz到240MHz。用户可以切断CPU的电源，利用低功耗协处理器来不断地监测外设的状态变化或某些模拟量是否超出阈值。ESP32还集成了丰富的外设，包括电容式触摸传感器、霍尔传感器、低噪声传感放大器，SD卡接口、以太网接口、高速SDIO/SPI、UART、I2S和IIC等。ESP-WROOM-32集成了传统蓝牙、低功耗蓝牙和Wi-Fi，具有广泛的用途：Wi-Fi支持极大范围的通信连接，也支持通过路由器直接连接互联网；而蓝牙可以让用户连接手机或者广播BLE Beacon以便于信号检测。ESP32芯片的睡眠电流小于5μA，使其适用于电池供电的可穿戴电子设备。ESP-WROOM-32支持的数据传输速率高达150Mbps，经过功率放大器后，输出功率可达到22dBm，可实现最大范围的无线通信。因此，这款芯片拥有行业领先的技术规格，在高集成度、无线传输距离、功耗以及网络联通等方面性能最佳。ESP32的操作系统是带有LwIP的freeRTOS，还内置了带有硬件加速功能的TLS 1.2。芯片同时支持OTA加密升级，开发者可以在产品发布之后继续升级。

(2)震动检测单元101B为40KHz超声波震动模块，该模块核心元件可以采用单片机STM8S003F3P6和通用防水型40KHz收发一体超声波传感器。

STM8S003F3P6单片机为ST意法半导体公司生产的STM8系列8位微控制处理器，选用封装为TSSOP-20，内部高度集成了1K字节RAM、8K字节Flash、128字节EEPROM、多个定时器、10位分辨率ADC以及UART、SPI、IIC等接口资源。通用防水型40KHz收发一体超声波传感器的主要性能参数为：

①型号：EU16AIF40H10T-R；

②直径：16mm；

③标称频率:40KHz；

④发射声压at10V(0dB＝0.02mPa)：≥110dB；

⑤接收灵敏度at40KHz(0dB＝V/ubar)：≥-75dB；

⑥静电容量at1KHz<1V(pF)：1800±30％。

(3)红外信号接收单元101C可以采用一体化红外接收头HS0038B，工作载波为38KHz，支持供电直流2.4-5.5V，塑封内置屏蔽罩。

(4)语音播报单元101E是以语音芯片PM66SS04为核心组成的语音播报单元，外围再配以一个8欧1W扬声器203，就可根据控制信号脉冲播放PM66SS04内部不同地址段的存储语音。

(5)锂电池接口单元101F采用以南京拓品微电子的TP5410为核心的1A锂电池充电和5V/1A升压控制电路，TP5410为一款移动电源专用的单节锂离子电池充电器和恒定5V升压控制器，充电部分集高精度电压和充电电流调节器、预充、充电状态指示和充电截止等功能于一体，可以输出最大1A充电电流。而升压电路采用CMOS工艺制造的空载电流极低的VFM开关型DC/DC升压转换器。其具有极低的空载功耗小于10uA，且升压输出驱动电流能力能达到1A。无需外部按键，可以即插即用。充电部分为线性降压方式，内置PMOSFET，加上防倒灌电路，所以不需要外部检测电阻器和隔离二极管。热反馈可对充电电流进行自动调节，以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制，充满电压固定于4.2V。充电电流可通过一个电阻器进行外部设置。当电池达到4.2V之后，充电电流逐渐下降至设定电流值1/5，TP5410将自动终止充电。升压部分同样内置了功率NMOSFET，较小的内阻可以提供驱动能力达到5V/1A。较高的集成度使得TP5410只需少量的外围器件即可正常工作。TP5410还集成了充电温度保护，升压输入电源限流环路，可根据负载情况动态调节电流，并具有快速响应和过流关断功能。升压转换器采用变频的方式，因此较国内外同类产品具有极低的空载功耗、纹波、更强的驱动能力，以及更高的效率。

(二)背心装备2的具体设计方案如下：

如图3所示，背心装备2包括背心及设于背心上的背心控制电路201和第二锂电池202，所述背心控制电路包括无线通讯蓝牙模块201A、前胸震动检测单元201B、后背震动检测单元201C、第二红外信号接收单元201D和第二锂电池接口单元201E；

前胸震动检测单元201B用于检测背心壳体前胸因水弹击中产生的震动信号并将其转化为电信号后通过无线通讯蓝牙模块201A发送给ESP32WIFI蓝牙主控单元101A；

后背震动检测单元201C用于检测背心壳体后背因水弹击中产生的震动信号并将其转化为电信号后通过无线通讯蓝牙模块201A发送给ESP32WIFI蓝牙主控单元101A；

第二红外信号接收单元201D用于接收水弹枪发射的红外信号并将其转化为电信号后通过无线通讯蓝牙模块201A发送给ESP32WIFI蓝牙主控单元101A；

第二锂电池202通过第二锂电池接口单元201E为背心控制电路201供电；

其工作原理为：

前胸震动检测单元201B和后背震动检测单元201C检测背心壳体因水弹击中产生的震动信号并将其转化为电信号后通过无线通讯蓝牙模块201A发送给ESP32WIFI蓝牙主控单元101A，第二红外信号接收单元201D接收水弹枪发射的红外信号并将其转化为电信号后通过无线通讯蓝牙模块201A发送给ESP32WIFI蓝牙主控单元101A，ESP32WIFI蓝牙主控单元101A对接收到的信号进行处理分析，与头盔装备的对战判定类似：只有ESP32WIFI蓝牙主控单元101A在接收到前胸震动检测单元201B或后背震动检测单元201C反馈信号的同时或者一定间隔时间内(根据应用需求自行设定同时或一定间隔时间)，也接收到第二红外信号接收单元201D的反馈信号，才判定为人员的背心装备被有效击中，否则判定为无效击中，从而生成判定结果，ESP32WIFI蓝牙主控单元101A结合判定结果和存储的初始属性信息生成对战情况信息，并根据对战情况信息生成队伍及队员状态指示灯单元101D和语音播报单元101E控制信号，队员状态指示灯单元101D接收ESP32WIFI蓝牙主控单元101A的控制信号并根据控制信号指示佩戴者的队伍队别及佩戴者的状态信息，语音播报单元101E用于接收ESP32WIFI蓝牙主控单元101A的控制信号并根据控制信号驱动扬声器102播报提示性语音，例如“你被击中”，“注意隐蔽”等。同时ESP32WIFI蓝牙主控单元101A将对战情况信息反馈回服务器4。

(三)水弹枪装备3的具体设计方案如下：

如图4所示，水弹枪装备3包括水弹枪及设于水弹枪内部的水弹枪控制电路301和第三锂电池302，水弹枪控制电路301包括电源接口单元301A、枪支电源控制单元301B、红外信号发射单元301C、开关控制单元301D；

水弹枪用于发射水弹；

枪支电源控制单元301B用于控制水弹枪的电源启闭，且受控于ESP32WIFI蓝牙主控单元101A；

红外信号发射单元301C用于发射红外信号；

第三锂电池302通过电源接口单元301A为枪支电源控制单元301B供电；

开关控制单元301D连接于电源接口单元301A和枪支电源控制单元301B之间的，用于控制电源接口单元的启闭。

其工作原理为：

水弹枪用于发射水弹，红外信号发射单元301C在一定的周期内循环发射具有ID标识的红外信号(ID标识用于标识击中者，即不同的水弹枪其携带的ID标识不同，当该水弹枪有效击中某一队员时，该队员头盔装备中的ESP32WIFI蓝牙主控单元对该队员的被击中信息进行处理时，被击中信息中包含该ID标识信息，从而可以判断出该次有效击中的击中者)，当ESP32WIFI蓝牙主控单元101A生成的对战情况信息中队员生命为0时，则ESP32WIFI蓝牙主控单元101A发送控制信号到水弹枪控制电路301的开关控制单元301D，使其关闭，从而掐断枪支水弹发射电路部分的供电电源，使之水弹枪无法发射水弹，同时枪支不再发射红外信号。

(四)服务器4的具体设计方案如下：

服务器4用于设置装备的初始属性信息并将其发送到头盔装备的ESP32

WIFI蓝牙主控单元，接收头盔装备的ESP32WIFI蓝牙主控单元反馈的对战情况信息并对接收到的所有头盔装备的对战情况信息进行汇总，生成实时对战信息并展示。

(五)遥控器5的具体设计方案如下：

遥控器5作为服务器的手持终端，用于设置装备的初始属性并将其发送到ESP32WIFI蓝牙主控单元。

(六)手机APP客户端6的具体设计方案如下：

手机APP客户端6作为服务器的手持终端，用于同步展示服务器生成的实时对战信息。

如图2所示，在以上的技术方案基础上对其进行如下改进，以进一步提高对战装备的性能：

(1)为了显著标识装备佩戴者的存亡状态，在头盔壳体上增设用于指示佩戴者战亡的LED指示灯模块105，所述LED指示灯模块105包括LED发光管及LED发光管驱动电路，头盔控制电路还包括与LED发光管驱动电路连接的LED指示灯接口单元101G，当ESP32WIFI蓝牙主控单元101A生成的对战情况信息中头盔佩戴者的生命为0时，ESP32WIFI蓝牙主控单元101A通过LED指示灯接口单元101G发送控制信号到LED发光管驱动电路，驱动LED发光管亮起，提示佩戴者战亡。

(2)为了显著提示装备佩戴者的存亡状态，头盔壳体上还设有用于提示佩戴者战亡的烟雾发送模块106，烟雾发送模块106包括单兵烟雾罐及单兵烟雾罐驱动电路，头盔控制电路101还包括与单兵烟雾罐驱动电路连接的烟雾发送控制单元101H，当ESP32WIFI蓝牙主控单元101A生成的对战情况信息中头盔佩戴者的生命为0时，ESP32WIFI蓝牙主控单元101A通过烟雾发送控制单元101H发送控制信号到单兵烟雾罐驱动电路，驱动单兵烟雾罐发送烟雾，指示佩戴者战亡。烟雾发送模块106的具体设计方案可以为：烟雾发送模块106包括单兵烟雾罐及针对单兵烟雾罐设计的驱动电路，电路中主要元器件为PPTC材质自恢复保险丝XF050(触发峰值电流0.5A)和单向可控硅MCR100-6(额定电流/电压：0.8A/400V)。根据单兵烟雾罐两个电极得电即触发发送烟雾的原理，烟雾发送模块106控制端亦即单向可控硅控制端得到高电平即触发可控硅导通，使得单兵烟雾罐两个电极得电而触发发送烟雾。

(3)为了方便同一队伍的队员之间进行语音交流，头盔装备1还包括设于头盔壳体上的语音通讯模块107，语音通讯模块采用现有技术中的语音对讲系统构建即可。

(4)为了进一步显著显示队伍及队员的状态信息，头盔控制电路还包括与ESP32WIFI蓝牙主控单元101A连接的显示单元101I，ESP32WIFI蓝牙主控单元101A根据对战情况信息生成显示单元101I控制信号，显示单元101I根据控制信号显示队伍及队员状态信息，队伍及队员状态信息包括游戏场次标号、所属队伍名称、队员生命、游戏时间信息。显示单元101I的具体设计方案可以为：显示单元101I是以LED驱动控制/键盘扫描专用集成电路TM1650和0.56英寸三位共阴红色数码管5631AH为核心的显示电路，ESP32WIFI蓝牙主控单元201A通过IIC总线与集成电路TM1650建立通讯以传输控制命令和显示数据，再由集成电路TM1650驱动0.56英寸三位共阴红色数码管5631AH显示相关数字或字符信息。

(5)为了提示装备佩戴者其自身被有效击中，头盔控制电路101还包括与ESP32WIFI蓝牙主控单元101A连接的震动小马达单元101J，当ESP32WIFI蓝牙主控单元101A的判定结果为有效击中时，发送控制信号到震动小马达单元101J驱动震动小马达单元101J震动，以提示头盔佩戴者，其被有效击中。

(6)由于头盔控制电路101的电池用电量需要较大，需要随时监控电池的剩余电量，从而方便装备管理人员及时对头盔装备充电，因此在头盔控制电路101的锂电池接口单元101F和ESP32WIFI蓝牙主控单元101A之间增设锂电池电压检测单元101K，用以监测锂电池输出电压并将监测到的电压与锂电池电压检测单元自身设定的阈值电压进行比较生成监测结果并反馈回ESP32WIFI蓝牙主控单元101A，当监测结果中显示锂电池输出电压低于阈值电压时，ESP32WIFI蓝牙主控单元101A反馈信息到服务器，提示后台管理人员头盔装备需要充电。同时为了方便管理人员对头盔装备充电，在头盔控制电路101的锂电池接口单元101F中增设锂电池充电接口，通过锂电池充电接口能够外接电源适配器即可为锂电池104充电。

综上所述，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型能够同时检测水弹击中信号和接收红外信号，利用水弹信号和红外信号作为双重判定标准进行有效击中判定，只有当两种信号同时存在时，才判定为有效击中，提高击中判定的准确性；

2、设备功耗低，供电均采用可循环充电的锂电池供电；

3、授权灵活，装备配置可通过服务器或遥控器设置；

4、系统体验感及真实度高，攻击双方成绩均可识别到具体人员；

5、可利用手机APP客户端实时查看每个场次游戏数据；

6、系统稳定高效，游戏大数据均由后台服务器统计和处理。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。