专利名称：数字化街巷作战训练系统及其实现方法
技术领域：
本发明涉及一种街巷作战训练系统及其方法，尤其涉及一种数字化街巷作 战训练系统及其实现方法。
背景技术：
现代战争中，局部战争己替代大面积阵地作战，其中主要的作战样式之一 是街巷作战。街巷作战同时包括建筑内部作战，其作战地域狭小，作战时间短 促，交火距离近、敌对双方信息不对称。所以作战时对个人作战技能、反应速 度、判断能力以及团队配合要求极高。对于街巷作战的训练方法和手段一直是 军队以及警察反恐训练的一道重点难题。
目前的街巷作战训练多数在一个模拟环境中进行。传统的训练手段和方法 是依靠人工判断。受训人员在一个模拟街巷房屋群中进行训练，经验丰富的教 员跟随受训人员，对受训人员的各种战术动作以及反应速度进行定性的裁决和 评判。随着技术的进步，在人工裁决和评判的基础上增加了视频监控，从而使 训练手段有了很大的改进，可以对训练过程进行记录并可反复回放，训练效果 得到了提高。
但是，上述这种训练方式存在着诸多问题，其中最主要的问题是无法对训 练过程的行进路线、时间、速度、姿态进行定量的记录分析，所有的问题都依
靠教员自身的经验和判断来进行定性的裁决。虽然GPS (全球定位系统)可以 进行实时跟踪定位，但存在定位精度与实际使用需求差距较大。此外街巷作战 包含许多建筑物内部的作战，GPS室内不能定位，从而无法有效地应用到街巷 作战训练中。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷提出一种数字化街 巷作战训练系统及其实现方法。
本发明数字化街巷作战训练系统，其特征在于包括终端系统、众多个非接触射频标签、读写天线、鞋套和后台计算机，其中终端系统包括射频阅读器、 方向传感器、备份数据单元、信号处理单元、电源、第一无线传输天线、第一 无线传输单元和倾斜角传感器，后台计算机包括第二无线传输天线、第二无线 传输单元、街巷作战规则库、历史记录单元、总控制单元、街巷作战专家系统、 显示单元、三维场景生成单元和模拟建筑数据库；射频标签铺设于地面，读写 天线设置于鞋套内，倾斜角传感器设置于受训者身上，射频阅读器与信号处理 单元电连接，方向传感器的输出端、备份数据单元的输出端、电源的输出端和 倾斜角传感器的输出端分别接信号处理单元的输入端，信号处理单元的输出端 依次串接第一无线传输单元、第一无线传输天线，第二无线传输天线串接第二 无线传输单元后接总控制单元的输入端，街巷作战规则库的输出端和模拟建筑 数据库的输出端分别接街巷作战专家系统的输入端，街巷作战专家系统的输出 端接总控制单元的输入端，历史记录单元与总控制单元电连接，总控制单元的 输出端依次串接三维场景生成单元和显示单元。
所述的数字化街巷作战训练系统的实现方法，其特征在于采用方向传感 器采集受训者的方向信息，采用倾斜角传感器采集受训者姿态信息，采用设置 于鞋套内的读写天线读取受训者脚下的射频标签得到位置信息，将所述位置信 息经过射频阅读器输出至信号处理单元，信号处理单元同时接收所述方向信息 和姿态信息并将上述方向信息、姿态信息和位置信息依次通过第一无线传输单 元、第一无线传输天线、第二无线传输天线、第二无线传输单元传输至总控制 单元，采用街巷作战规则库设定作战规则，采用模拟建筑数据库构建作战场景， 将所述作战规则和作战场景经过街巷作战专家系统输出至总控制单元与方向 信息、姿态信息和位置信息经过总控制单元生成三维场景通过显示单元显示。
本发明将原来的街巷作战训练从定性提高为定量。从时间信息、地理信息、 假想敌信息以及受训者信息中可以分析计算出训练过程的最佳进攻路线、最安 全的规避方案、最小的被命中概率、最安全的撤离路径、最优的团队配合。本 发明为街巷作战训练提供一种全新的数据化训练平台。
图1:本发明实施例结构图； 图2:本发明终端系统结构图； 图3:本发明后台计算机结构图； 图4:本发明鞋套与读写天线结构4图5:本发明方法流程图。
具体实施例方式
如图l至图4所示。数字化街巷作战训练系统，其特征在于包括终端系统 1、众多个射频标签、读写天线3、鞋套22和后台计算机，其中终端系统l包 括射频阅读器4、方向传感器5、备份数据单元6、信号处理单元7、电源8、 第一无线传输天线9、第一无线传输单元10和倾斜角传感器11，后台计算机 包括第二无线传输天线12、第二无线传输单元13、街巷作战规则库14、历史 记录单元15、总控制单元16、街巷作战专家系统17、显示单元18、三维场景 生成单元19和模拟建筑数据库20;射频标签铺设于地面，读写天线3设置于 鞋套22内，倾斜角传感器ll设置于受训者身上，射频阅读器4与信号处理单 元7电连接，方向传感器5的输出端、备份数据单元6的输出端、电源8的输 出端和倾斜角传感器11的输出端分别接信号处理单元7的输入端，信号处理 单元7的输出端依次串接第一无线传输单元10、第一无线传输天线9，第二无 线传输天线12串接第二无线传输单元13后接总控制单元16的输入端，街巷 作战规则库14的输出端和模拟建筑数据库20的输出端分别接街巷作战专家系 统17的输入端，街巷作战专家系统17的输出端接总控制单元16的输入端， 历史记录单元15与总控制单元16电连接，总控制单元16的输出端依次串接 三维场景生成单元19和显示单元18。
如图5所示。所述的数字化街巷作战训练系统的实现方法，其特征在于 采用方向传感器5采集受训者的方向信息，采用倾斜角传感器1采集受训者 姿态信息，采用设置于鞋套22内的读写天线3读取受训者脚下的射频标签得 到位置信息，将所述位置信息经过射频阅读器4输出至信号处理单元7，信号 处理单元7同时接收所述方向信息和姿态信息并将上述方向信息、姿态信息和 位置信息依次通过第一无线传输单元10、第一无线传输天线9、第二无线传输 天线12、第二无线传输单元13传输至总控制单元16，采用街巷作战规则库14 设定作战规则，采用模拟建筑数据库20构建作战场景，将所述作战规则和作 战场景经过街巷作战专家系统17输出至总控制单元16与方向信息、姿态信息 和位置信息经过总控制单元16生成三维场景通过显示单元显示。
本发明射频标签采用RFID射频标签、射频阅读器为RFID阅读器，可以 对训练场中的受训人员的位置、姿态、方向以及其他信息进行定量的监控。利 用这些信息可以对训练过程中进攻路线、隐蔽位置、团队配合、相互掩护、命中概率分析进行全程的分析和裁决。
为了完成上述目的和功能，本发明采取了多种技术手段，下面分别结合附 图，具体说明本发明的系统结构和信息处理流程。
根据图l所示，本发明所提出的系统结构主要由四个部分组成
敷设于地面的RFID射频标签网格系统。
*装有读写天线3的鞋套22。
*内部含有RFID阅读器、方向、倾角传感器、无线传输设备的便携终 端系统l。
*后台计算机的无线接收、显示、记录、裁决、评估系统。
铺设于地面的RFID射频标签网格系统，根据受训人的步幅、阅读器的阅 读距离以及所处位置的重要性，在地面按照一定的网格事先贴敷唯一标示的 RFID标签，并覆盖或涂敷保护层。当受训人员经过时，RFID阅读器通过读写 天线3自动激活地面的标签并读取里面的位置信息。
地面贴敷的每一个RFID标签的地理位置信息都与算机内模拟建筑数据库 20中的位置按比例相互对应，以便在系统采集RFID的信息后进行显示和运算。
为了精确地读取地面RFID标签，RFID读写天线3被安装在一个鞋套22 内。训练时用绳带固定在受训者鞋的底部。鞋套22底部由缓冲层、固定层、 天线层、支撑层组成。缓冲层由橡胶构成，起到缓冲以及防滑作用；固定层由 工程塑料构成，通过绳带，固定层可将含有天线的鞋套可靠地固定在鞋底；天 线层由读写天线3组成，行走时可以实时读取地面的RFID标签；支撑层由工 程塑料或环氧层板组成，主要用以控制鞋套受力后的变形，以防损坏鞋套内的 读写天线3。内含读写天线3的鞋套22其长度不超过足部跖趾关节，不会影响 穿着者行走以及奔跑时足底的弯曲。
便携终端l由受训者携带，在不影响作战活动的前提下，可以背负或者腰挂。
为了获取受训者身体的状态，在肢体上安装了倾角传感器ll,以监测确定 受训者当前的作战姿态是立姿、卧姿还是跪姿。
在便携终端内部同时安装了方向传感器5，以确定受训者在训练过程中实 时的身体朝向。
上述信息由便携终端中的信号处理单元7，按照事先约定的协议，通过第 一无线传输单元10送至第一无线传输天线9，将实时数据传至后台计算机接 收、显示、记录、裁决、评估系统21。
6便携终端1还留有备份数据单元6，可以根据需要接收受训人员的武器、 弹药、装备信息。如激光交战模拟系统的击发信息、被命中信息。
便携终端1传输给后台系统21的主要信息内容详见图4。 后台计算机接收、显示、记录、裁决、评估系统21主要通过接收天线12 和接收机13接收便携终端1中第一无线传输单元10通过第一无线传输天线9 传输过来的信息，并对信息进行综合处理。
后台计算机处理系统可以利用图形处理、图像生成技术，构建一个与训练 场地等比例的虚拟场景，通过无线传输设备12和天线13采集每一个受训人员 的数字信息进行综合处理。通过模拟建筑数据库20进行三维场景19的构成， 最后通过显示单元18为教员提供受训人员在三维的虚拟作战场景中的各种实 际情况，以供评判裁决。在总控单元的控制下，所有信息被记录在计算机历史 记录单元15中，为以后对每次训练过程的重新调用、再显以及分析提供原始 数据。
计算机处理系统可对多个受训人员在训练场地各种时段的行动路线、通过 速度、规避位置、攻击方向、身体姿态大量的数据进行记录。通过这些数据的 统计分析并根据假想敌所处的位置和兵力就可以计算出最佳进攻路径、最短暴 露时间、最小隐蔽面积、最安全撤离路线、可能被命中的概率、相互掩护能力 等等。通过街巷作战规则库14以及街巷作战专家系统17可以对作战训练的效 益进行评估。这一切可以为受训人员提供科学的训练手段和依据，从而使街巷 模拟作战训练从人为的粗略定性提升为精确数字化。
通过该系统的运行街巷作战专家系统17，可以对受训人员的训练方法、 训练过程、注意事项、需要解决的问题要素直接进行分析、统计和指导。通过 该系统的运行，可以有效地增强训练效果、缩短训练周期，提高训练效益。
本发明中所提到的RFID无线标签采用德州仪器公司(TI)生产的符合 ISO18000-6C标准和EPC-G2标准的UHF电子标签。为了保证双脚的鞋套天 线都能够可靠读取标签信息，RFID阅读器采用Raifo Technology公司生产的 RFS-2612双天线阅读器，方向传感器应用FAD公司生产的FAD-DCM-TTL 二 维电子罗盘模块，倾角传感器可以应用河北赛格电子开关厂生产的101系列微 型水银开关、无线收发设备应用上海SHUNCOM公司生产SZ-05系列无线数 传模块、计算机应用一般的个人台式计算机。根据本发明的构思，也可以采用 其它相似功能的器件来达到本发明的功能要求。
权利要求
1.一种数字化街巷作战训练系统，其特征在于包括终端系统(1)、众多个非接触射频标签、内含读写天线(3)的鞋套(22)和后台计算机，其中终端系统(1)包括射频阅读器(4)、方向传感器(5)、备份数据单元(6)、信号处理单元(7)、电源(8)、第一无线传输天线(9)、第一无线传输单元(10)和倾斜角传感器(11)，后台计算机包括第二无线传输天线(12)、第二无线传输单元(13)、街巷作战规则库(14)、历史记录单元(15)、总控制单元(16)、街巷作战专家系统(17)、显示单元(18)、三维场景生成单元(19)和模拟建筑数据库(20)；非接触射频标签铺设于地面，读写天线(3)设置于鞋套(22)内，倾斜角传感器(11)设置于受训者身上，射频阅读器(4)与信号处理单元(7)电连接，方向传感器(5)的输出端、备份数据单元(6)的输出端、电源(8)的输出端和倾斜角传感器(11)的输出端分别接信号处理单元(7)的输入端，信号处理单元(7)的输出端依次串接第一无线传输单元(10)、第一无线传输天线(9)，第二无线传输天线(12)串接第二无线传输单元(13)后接总控制单元(16)的输入端，街巷作战规则库(14)的输出端和模拟建筑数据库(20)的输出端分别接街巷作战专家系统(17)的输入端，街巷作战专家系统(17)的输出端接总控制单元(16)的输入端，历史记录单元(15)与总控制单元(16)电连接，总控制单元(16)的输出端依次串接三维场景生成单元(19)和显示单元(18)。
2. —种基于权利要求1所述的数字化街巷作战训练系统的实现方法，其特 征在于采用方向传感器(5)采集受训者的方向信息，采用倾斜角传感器(ll) 采集受训者姿态信息，采用设置于鞋套(22)内的读写天线(3)读取受训者 脚下的射频标签得到位置信息，将所述位置信息经过射频阅读器(4)输出至 信号处理单元(7)，信号处理单元(7)同时接收所述方向信息和姿态信息并 将上述方向信息、姿态信息和位置信息依次通过第一无线传输单元(10)、第 一无线传输天线(9)、第二无线传输天线(12)、第二无线传输单元(13)传 输至总控制单元(16)，采用街巷作战规则库(14)设定作战规则，采用模拟 建筑数据库(20)构建作战场景，将所述作战规则和作战场景经过街巷作战专 家系统(17)输出至总控制单元(16)与方向信息、姿态信息和位置信息经过 总控制单元(16)生成三维场景通过显示单元显示。
全文摘要
本发明公开了一种数字化街巷作战训练系统及其实现方法，包括终端系统、众多个非接触射频标签、内含读写天线的鞋套和后台计算机，其中终端系统包括射频阅读器、方向传感器、备份数据单元、信号处理单元、电源、第一无线传输天线、第一无线传输单元和倾斜角传感器，后台计算机包括第二无线传输天线、第二无线传输单元、街巷作战规则库、历史记录单元、总控制单元、街巷作战专家系统、显示单元、三维场景生成单元和模拟建筑数据库。本发明所述方法基于非接触射频标签、方向传感器和倾斜角传感器采集实时信息，并通过终端系统将信息传输至后台计算机显示、记录、裁决、评估。本发明结构简单，将原来的街巷作战训练从定性提高为定量。
文档编号G09B9/00GK101493998SQ20091002558
公开日2009年7月29日 申请日期2009年2月10日 优先权日2009年2月10日
发明者萍 肖 申请人:萍 肖