一种海上伤病员发生模拟仿真系统的制作方法

本发明涉及伤病员发生模拟技术领域，特别涉及一种海上伤病员发生模拟仿真系统。

背景技术：

伤病员发生模拟是开展部队卫勤演习、进行卫勤教学训练以及后送仿真的基础，目前针对伤病员发生模拟的研究也有很多，但是都存在一些不足，以下对一些现有的伤病员发生模拟进行举例说明。

(1)曹保根、沈俊良发表的海上医疗后送计算机模拟系统。其中对后送系统的伤病员发生进行了基础数据的量化研究，伤病员按照伤部、伤类、伤势进行了划分，并描述了水际滩头发生的伤部构成比例，用不同伤部死亡时间分布确定其生存时间，是目前海上卫勤伤病基础数据量化研究中较为详尽的解决方案。其存在的不足有：系统的伤病员发生时间分布采用按照同一对抗烈度内伤病员平均发生的方式进行模拟，模拟过程与实际存在一定的差距，只能模拟某一时刻伤病员发生的总数和某一时间段内伤病员发生数，模拟系统中使用的应该是某一时刻发生的伤病员数。此外其伤病员伤情分布特征不能按照不同作战样式，参与的作战舰艇进行改变，这使得该模型在应用上具有一定的局限性。

(2)杜海舰构建的陆上基于GIS的伤病员医疗后送仿真。该系统同样基于一定的伤病员发生模拟进行伤病员流建模。其按照伤类、伤势、伤部和伤型相结合的办法进行陆上伤病员发生的模拟。伤情库中共包含37条伤情，并且结合既往数据和专家咨询对37类伤病员分布概率修正，使得全部伤类中，轻、中、重伤势的分布概率基本符合伤势分布预计。数据结构中还包括伤病员在各级种类救治单元所需的处置时间、不同伤病员的初始寿命值及不同处置后对其寿命的影响值的差别。其伤情库具体包含伤类序号、伤类、发生概率、自然寿命、急救寿命修正、伤势、后送体位、救治措施及相应的处置时间和寿命修正。其主要针对陆上战争发生可能发生的减员进行分析，主要缺点在于其伤情库主要基于陆上战争战伤信息，与海上伤情存在较大的差别。此外其构建的37类伤情信息远远不能满足贴近实战的卫勤伤病员发生系统的信息构建。

(3)孙海安、刘晓荣等设计的伤病员发生器。其根据卫勤训练不同要求，模拟战场伤病员发生情况，产生模拟伤病员流。模拟伤病员发生器由无线通信模块、伤病员伤病库模块、模拟伤病员库管理模块、综合数据库模块、伤病员发生服务模块以及伤病员发生模块构成。伤病员发生模块将模拟伤病员发生的参数和用户指令通过无线通讯模块传至伤病员发生服务模块，伤病员发生服务模块读取模拟伤病员库模块中的伤病员信息，按照实际伤病员受伤事件发生的概率模型派发模拟伤病员至各训练室，并把对应的信息写至综合数据库中。其伤病员发生规律引用王九生，扈长茂根据历次作战战伤总结资料，运用战伤减员计算公式，构建伤病员发生模型，Y＝WPSLB，Y为某类伤病员减员数，W为战伤减员数，P为某批次伤病员比例，S为某个伤势的伤病员比例，L为某个伤类的伤病员比例，B为某个伤部的伤病员比例。根据卫勤保障想定，设定批量伤病员发生数量和分布情况，由后台运行控制，按时发送到计算机训练终端，提供了模拟伤病员发生数据。其设计的伤病员发生器，主要基于王九生，扈长茂根据历次作战战伤总结资料，运用战伤减员计算公式，构建的伤病员发生模型，该伤病员发生模型各个参数根据实际训练要求和历史经验人为设定，依据不够充分，而且交战双方使用的武器装备缺乏联系，无法反映出实际交战效果，难以满足实战化战救训练要求。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种海上伤病员发生模拟仿真系统，考虑了不同武器装配，能够更好的适应不同作战模式以及不同地区的作战部队的伤病员发生的模拟仿真，构建了包含时间、空间以及伤情的三维结构，模拟仿真更真实。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种海上伤病员发生模拟仿真系统，其包括：依次连接的伤病员时间分布模拟单元、伤病员空间分布模拟单元、伤病员伤情模拟单元以及模拟伤病员信息输出单元，还包括：武器致伤数据库单元，所述武器致伤数据库单元与所述伤病员伤情模拟单元相连；其中，

所述伤病员时间分布模拟单元用于根据不同海上作战样式，利用伤病员发生时间分布规律对模拟伤病员的离散时间进行拟合，按照预设规则产生大批量伤病员，得到以时间为维度的一维仿真结果；

所述伤病员空间分布模拟单元用于根据不同海上作战样式以及不同作战阶段，对经过所述伤病员时间分布单元所产生的伤病员发生的可能空间分布进行离散仿真，得到以时间、空间为维度的二维仿真结果；

所述武器致伤数据库单元用于存储不同海上作战模式下使用的武器装备配置以及不同武器装备致伤原理，为所述伤病员伤情模拟单元提供依据；

所述伤病员伤情模拟单元用于根据不同海上作战样式以及不同武器装备，对经过所述伤病员空间分布单元离散仿真之后的伤病员的伤情进行仿真，得到以伤情、时间、空间为维度的三维仿真结果；

所述模拟伤病员信息输出单元用于将经过所述伤病员伤情单元仿真之后得到的三维仿真结构输出。

较佳地，所述伤病员时间分布模拟单元包括：匀速发生单元、非匀速发生单元、自定义发生单元以及伤病员发生选择单元，所述伤病员发生选择单元用于在所述匀速发生单元、非匀速发生单元以及自定义发生单元中选择一种；

所述匀速发生单元用于按照设定的单位时间伤病员发生数量匀速产生伤病员；

所述非匀速发生单元用于按照泊松分布发生方式非匀速产生伤病员；

自定义发生单元用于按照自定义规则产生伤病员。

较佳地，所述伤病员空间分布模拟单元包括：矩形地理分布模型、圆周地理分布模型以及空间分布模型选择单元，所述空间分布模型选择单元用于在所述矩形地理分布模型以及圆周地理分布模型中选择一种；

所述矩形地理分布模型中伤病员空间分布呈矩形区域；

所述圆周地理分布模型中伤病员空间分布呈圆形区域。

较佳地，所述武器致伤数据库单元还包括：武器装备输入单元，所述武器装备输入单元用于自主输入武器装备。

较佳地，所述伤病员伤情模拟单元包括：伤类模拟单元、伤部模拟单元、伤势模拟单元以及生命时长模拟单元，

所述伤类模拟单元用于根据所述武器致伤数据库单元中的不同武器致伤原理来确定伤病员的伤类，且用于根据不同武器装备致伤原理，确定相应伤类的发生百分比；

所述伤部模拟单元用于根据所述伤类模拟单元确定的伤病员的伤类，根据历史作战数据及野战外科学研究结果确定伤病员可能的伤部；

所述伤势模拟单元用于根据所述伤类及伤部结合临床判断确定伤病员的伤势；

所述生命时长模拟单元用于根据所述伤病员的伤类、可能的伤部以及伤势综合确定伤病员的生命时长。

较佳地，所述伤类模拟单元中的伤类包括：骨折、贯通伤、烧伤、震荡伤、挫伤、擦伤、截肢、拉伤、扭伤、脱位、多发伤、溺水缺氧窒息以及非致命性浸泡伤。

较佳地，所述生命时长模拟单元的生命时长分为：0-1小时，1-6小时，6-24小时以及24小时以上，且0-1小时，1-6小时，6-24小时以及24小时以上四个生命时长都分为四等分，不同伤类伤病员的生命时长依此进行了百分比的设置。按照预设的后送流程，一般伤情伤员不使用直升机送至后方医院需要时间为24小时，因此大于24小时生命时长的伤员在后送后基本能得到及时救治，因此关注24小时内伤员救治情况更加有意义，这里将1小时以内伤员认为是危重伤员，1-6小时伤员为重伤员，6-24小时伤员为中伤伤员。

较佳地，还包括：伤病员处置信息单元，所述伤病员处置信息单元分别与所述伤病员伤情模拟单元以及所述模拟伤病员信息输出单元相连；

所述伤病员处置单元用于根据所述伤病员伤情模拟单元中的伤病员伤情现况，提供相应的救治策略与后送策略，并将所述救治策略与后送策略通过所述模拟伤病员信息输出单元输出。

较佳地，所述伤病员处置信息单元包括：抗感染治疗单元、抗休克治疗单元以及紧急手术单元。

相较于现有技术，本发明具有以下优点：

(1)本发明提供的海上伤病员发生模拟仿真系统，考虑了不同武器装配及其对战伤伤情的决定性影响关系，能够更好的适应不同作战模式以及不同地区的作战部队的伤病员发生的模拟仿真，构建了包含时间、空间以及伤情的三维结构，模拟仿真更真实；

(2)本发明的海上伤病员发生模拟仿真系统还可以设置伤病员处置信息单元，可以为军医卫生员提供相应的救治策略与后送策略，使得军医能够更加快速精确地完成战场伤病员的紧急处理，并且该部分信息可以作为模拟演习中的考评标准。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：

图1为本发明的实施例的海上伤病员发生模拟仿真系统的结构示意图；

图2为本发明的实施例的矩形地理分布模型的模型示意图；

图3为本发明的实施例的圆周地理分布模型的模型示意图；

图4为本发明的较佳实施例的海上伤病员发生模拟仿真系统的结构示意图。

标号说明：1-伤病员时间分布模拟单元，2-伤病员空间分布模拟单元，3-伤病员伤情模拟单元，4-模拟伤病员信息输出单元，5-武器致伤数据库单元，6-伤病员处置信息单元。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

结合图1，对本发明的海上伤病员发生模拟仿真系统进行详细描述，其结构示意图如图1所示，其包括：依次连接的伤病员时间分布模拟单元1、伤病员空间分布模拟单元2、伤病员伤情模拟单元3以及模拟伤病员信息输出单元4，还包括：武器致伤数据库单元5，其与伤病员伤情模拟单元3相连。伤病员时间分布模拟单元1用于根据不同海上作战样式，利用伤病员发生时间分布规律对模拟伤病员的离散时间进行拟合，按照预设规则产生大批量伤病员，得到以时间为维度的一维仿真结果；伤病员空间分布模拟单元2用于根据不同海上作战样式以及不同作战阶段，对经过伤病员时间分布单元1所产生的伤病员发生的可能空间分布进行离散仿真，得到以时间、空间为维度的二维仿真结果；武器致伤数据库单元5用于存储不同海上作战模式下使用的武器装备配置以及不同武器装备致伤原理，为伤病员伤情模拟单元提供依据；伤病员伤情模拟单元3用于根据不同海上作战样式以及不同武器装备，对经过伤病员空间分布单元2离散仿真之后的伤病员的伤情进行仿真，得到以伤情、时间、空间为维度的三维仿真结果；模拟伤病员信息输出单元4用于将经过伤病员伤情单元3仿真之后得到的三维仿真结构输出。

下面对上述各单元进行详细描述。

1、伤病员时间分布模拟单元

在作战过程中，伤病员并不是匀速产生或者在某一时刻大量全部产生的，其伤病员发生时间分布与作战样式、作战时间以及作战烈度相关。因此在模拟过程中，如果要尽可能贴近伤病员实际发生规律就应该综合考虑以上的信息。本实施例中，伤病员可以按照三种方式产生：匀速发生、非匀速发生以及自定义发生，对应地，包括：匀速发生单元、非匀速发生单元以及自定义发生单元；

(1)匀速发生单元：按照设定的伤病员单位时间发生数量从模拟开始至结束，匀速地产生伤病员；

(2)非匀速发生单元：按照设定规则非匀速产生伤病员。本实施例中采用泊松分布模型进行模拟，泊松分布式描述离散时间随机分布的一项重要函数，当时间发生个体相互之间无影响时采用泊松分布能够很好地进行拟合，如某一项服务设施在一定时间内到达的人数，因此，本实施例的伤病员发生采用泊松分布能够进行很好地拟合；

其中，λ代表单位时间内伤病员发生数量；

(3)自定义发生单元：按照自定义发生规则产生伤病员，发生规则用户可以自主设定，通过模型语句写入程序即可。由于现代战争作战样式的多样性，伤病员发生有其新的特点和规律，海上作战中，例如包含航母编队的舰艇海上作战中，伤病员并不符合匀速发生及泊松分布，在战争初始阶段，伤病员发生较少，当进入到战斗激励阶段，航母编队中的舰艇遭受飞机猛烈攻击，甚至是航母本身遭受攻击，伤病员突然大量发生，这样的伤病员发生规律不是按照某一函数关系可以拟合的，需要更加具体的作战想定设置，按照作战的任务要求，强烈程度分布进行伤病员自定义设计。此外，自设计伤病员发生时间也包括伤病员发生符合除泊松分布以外的其他函数规律特征，可通过MATLAB软件进行伤病员发生时间的拟合，并以此作为伤病员发生时间分布的规律要求。

2、伤病员空间分布模拟单元

本实施例中以矩形地理分布模型和圆周地理分布模型为例进行说明；

(1)矩形地理分布模型

矩形有两个确定的参数，分别以x和y表示，如图2所示。在矩形内任一位置上单位面积上伤病员发生概率相同。计算机随即产生(x，y)坐标即为伤病员发生的位置分布。假设其长宽分别为2a与2b，则模拟过程中随机产生(-a，+a)与(-b，+b)上的任意x，y坐标参数，即为伤病员按照矩形地理分布发生的伤病员空间位置信息。此模型适用于登岛作战等作战强度较为均匀的伤病员空间分布模型，该模型可根据模拟需要，进行a与b边界函数的确定以及不同区域发生权重的调整；

(2)圆周地理分布模型

以o为圆心的同心圆其单位面积发生概率相同(如图两虚线区域内)，伤病员发生概率在ρ方向上，越接近圆心其概率越高。模型模拟随机产生区域半径为(-r，+r)角度为θ的坐标。此模型适用于海上针对某一目标进行主要攻击时伤病员的空间分布。

伤病员空间分布于不同作战样式及作战阶段相关，因此在确定作战样式及伤病员发生时间后，根据作战伤病员发生时空分布数据库信息确定伤病员发生的空间分布。

3、伤病员伤情模拟单元

在确定伤病员发生时间及空间分布后，该单元对伤病员伤情信息进行模拟，主要包括：伤类模拟单元、伤部模拟单元、伤势模拟单元以及生命时长模拟单元，分别用于模拟伤类、伤部、伤势信息及生命时长。由于不同作战样式及武器装备对伤情影响较大，因此本实施例中包含武器致伤数据库单元，针对不同作战武器致伤原理进行分析判断，本实施例中，还包括：武器装备输入单元，可由用户输入作战武器装备或选择常规作战样式，使用固定武器装备搭配方式，依此进一步确定伤情特征。在模拟过程中，确定作战样式与致伤武器后，根据武器致伤数据库单元的不同武器装备致伤原理，对伤病员伤类进行判断，进一步通过伤类确定可能发生伤部特征，伤病员进一步确定伤病员伤势情况并确定模拟伤病员生命时长，。本例以某作战样式发生伤情信息历史数据进行分析。

(1)伤类模拟单元：通过数据整合分析，确定伤类发生概率分布。特别地，根据海战伤不同于路上作战伤情发生的特点，特别增加了溺水缺氧窒息和非致命性浸泡伤。

表1某作战样式下伤病员伤类信息

(2)伤部模拟单元：参考我军及美军不同致伤武器、伤类及其伤部致伤特点，确定不同伤类下的伤部百分分布，按照计算机离散随机发生伤病员。伤部划分按照我军军标及伤部的划分，进行9分类区分：其中伤部按照：头部、面部、颈部、胸(背)部、腰(腹)部及骨盆(会阴)、脊柱脊髓、上肢、下肢、多处伤，进行分类。

(3)伤势模拟单元：根据伤类、伤部情况模拟确定伤病员的伤势情况。

(4)伤病员生命时长模拟单元：构建出不同伤情的生命时长成为本发明的重点。本实施例中利用历史海战上数据，确定不同伤部的基础存活时间以此对所有不同伤情伤病员的生命时长进行调整与模拟。在0-1小时、1-6小时、6-24小时及24小时以后时间分别进行四等分，并确定不同伤部伤病员在此时间内的存活时间。

通过上述几个单元对伤病员的模拟过程，产生模拟伤病员信息，包括：受伤时间、受伤地点以及伤情信息，输出模拟伤病员，为演习训练的基础伤情数据提供支持。

较佳实施例中，还包括：伤病员处置信息单元6，其分别与伤病员伤情模拟单元3以及模拟伤病员信息输出单元4相连，其结构示意图如图4所示。伤病员处理信息单元6用于根据伤病员伤情模拟单元3中的伤病员伤情现况，提供相应的救治策略与后送策略，并将救治策略与后送策略通过模拟伤病员信息输出单元输出，为军医卫生员提供规范化的急救建议，使得伤病员能够得到更精准更及时有效的救助。如可以包括：抗感染治疗、抗休克治疗以及紧急手术等，该部分信息可以作为伤病员发生训练演示中的考评标准。

此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。