基于LVC仿真的虚拟训练系统的制作方法

本发明涉及仿真训练技术领域，更具体地说，特别涉及一种基于lvc仿真的虚拟训练系统。

背景技术：

目前，在对受训者进行飞机、车辆、船舶或者其他特种工具驾驶操作培训时，一般都是由教员在实际场景中采用“面对面”的方式进行授课，这种方式必须依赖实际设备才能够进行，这样极大程度地限制了授课的灵活性。

技术实现要素：

（一）技术问题

综上所述，如何对现有的授课方式进行改进从而提高授课的灵活性，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

（二）技术方案

本发明提供了一种基于lvc仿真的虚拟训练系统，该系统由编辑平台、管理平台以及训练平台组成；

所述编辑平台基于lvc仿真训练系统提供有对象数据库、控制台数据库以及外部环境模型数据库，通过对所述对象数据库、所述控制台数据库以及所述外部环境模型数据库中模型进行调取配置构成模拟训练场景；

所述管理平台配置有系统资源管端口、用户权限管理端口以及训练管理计划端口，通过上述三个端口对系统资源、用户权限以及学员训练进行管理；

所述训练平台根据由编辑平台所构成模拟训练场景向受训人员和/或组织者开放培训功能，基于训练平台向受训人员以及组织者开放训练窗口，通过训练窗口实现受训人员以及组织者之间的在线教学通信。

优选地，所述外部环境模型数据库提供有陆地场景模型、水面场景模型和空中场景模型，并提供有气象信息以及时令信息渲染特效；

所述对象数据库提供有车辆、船舶、飞机模型；

所述控制台数据库根据所述对象数据库内置的模型提供有与车辆、船舶或者飞机模型相对应的控制台模型。

优选地，所述编辑平台提供有模型编辑、操作台编辑、想定编辑以及逻辑脚本编辑功能；

其中，所述模型编辑由对象编辑器、控制台编辑器、外部模型编辑器构成；

由对象编辑器对实体对象或者模型进行编辑，由对象编辑器提供三维模型创建、编辑和管理的直观环境；

由控制台编辑器以图形工具方式在仿真环境中运行，实现快速创建所需控制台功能、即时创建和编辑任何控制台组件并提供仪表盘、显示部件；

由外部模型编辑器通过绑定属性到模型的不同子部件的方法实现外部模型的编辑。

优选地，由训练平台提供多个训练窗口，训练窗口之间通过dmt通信方式实现多窗口通信。

优选地，本发明还包括有开发平台，所述开放平台由快速工具开发包构成，采用msvisualstudioc++；

通过开发平台进行仿真组件的开发、对现有组件的重复利用、对模型进行组件增加以及创建新的仿真实体或修改现有的仿真实体。

优选地，本发明还包括有智能体平台，所述智能体平台由包括虚拟教官以及大脑；

所述虚拟教官用于在受训者培训期间的介绍课程、提供看门狗警告、在学生发生错误时发出纠正指令；

所述大脑用于对一个或者一组实体的控制。

优选地，所述编辑平台包括有与所述智能体平台对应的智能体编辑器，通过所述智能体编辑器根据训练需求设置模型参数、模拟现实世界中完成某任务时可能遇到的情况和困难、与仿真引擎进行交互、判断错误、评判操作与决策。

优选地，由所述想定编辑器构建仿真训练场景，将一个或多个仿真对象部署到特定地形中，设置运动路径和行为动作，进行仿真预演；

通过所述想定编辑器将实体布置到地形的指定区域，为每个实体定义个性化和初始参数；然后设置实体运动路径并绘制路径，设置仿真环境，如时间、云层覆盖和能见度等；之后编辑智能体并将其配属到实体，并进行实体编队组织编辑；测试想定的实体、路径、屏幕布局和环境设置是否满足用户需求。

（三）有益效果

在本发明中，该系统基于lvc仿真虚拟系统可提供高度真实感的训练场景，在该场景中，其是受训者获得较好体验的基础，系统实现了高度逼真的陆地场景、水面场景和空中场景。本发明支持高分辨率的地形，支持高分辨率的三维模型，支持天气和时令相关特效绘制。系统充分利用先进图形引擎的渲染能力，综合全面地实现逻辑模型、三维模型和控制面板动作细节，能给用户带来十分逼真的体验。实现了训练教室与操训场之间的无缝对接。本发明采用分布式训练环境。分布式训练环境是进行协同训练的技术基础。通过dmt模块，可以将不同角色用户连接到统一的会话进程中，从而解决空间距离阻隔和条件保障等多种难题，实现协同训练和联合训练等复杂课题。

附图说明

图1为本发明实施例中系统功能用户之间的映射关系图；

图2为本发明实施例中基于lvc仿真的虚拟训练系统的系统组成图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参考图1和图2，其中，图1为本发明实施例中系统功能用户之间的映射关系图；图2为本发明实施例中基于lvc仿真的虚拟训练系统的系统组成图。

本发明提供了一种基于lvc仿真的虚拟训练系统，该系统采用开放式结构和模块化技术，具有训练课程内容制作、内容管理、组织实施和考评汇报等功能，能够为在线虚拟训练课程制作者、管理者、组织者和受训者提供一站式解决方案。

通过对硬件的合理配置与软件的选择应用，本发明能够提供系统可以提供讲解演示、训练指导和考评评估等服务。

对于讲解演示，受训者无需进行任务操作的情况下，由虚拟教官通过语音和文字提示的方式，伴随虚拟场景切换和演进，向受训者讲解装备设备结构、操作原理、面板构成、使用流程以及技术战术要点等，在逼真的虚拟场景下，获得初步知识和体验。

对于指导下训练，受训者在虚拟教官语音和文字提示下，逐步进行虚拟操作，从而实现掌握操作流程、操作时序，把握技术战术要点，在逼真的虚拟场景下，获得丰富知识和完整体验。

对于训练时评估，受训者按照自身掌握的知识和经验进行操作，虚拟教官进行操作流程、操作时序的评估，并进行技术战术运用成果统计，从而对受训者知识、经验、能力和虚拟训练的成果进行评估考核。

本发明的户类型包括如下四中：虚拟训练课程的制作者、管理者、组织者（教官）和受训者（学员）。

制作者：用户业务范围内的专业人员，负责想定制作、智能体编辑、目标设定等业务；系统研制单位技术支持人员，承担系统对象组件功能扩展等。

管理者：用户单位的专门人员，负责系统资源管理、用户权限管理、训练管理计划等业务。

组织者（教官）：用户单位专业课程教员，负责训练课程组织、训练过程指导和训练成果考评。

受训者（学员）：虚拟训练的受训主体，通过虚拟训练获取知识和技术，提高操作水平和决策能力。

本发明系统组成包括：开发制作工具、管理系统和运行环境。

对于开发制作工具，其包括有如下软件：

1、对象编辑器（objecteditor）

实体对象是指可重用的系统，是仿真实体的组成部分，如建筑物、道路、飞机、车辆。对象编辑器提供三维模型创建、编辑和管理的直观环境。对象编辑器具备以下功能：创建、删除、复制、重命名、修改实体对象；选择并导入实体对象三维模型；编辑效果、编队、航路信息对象等；编辑对象组件的逻辑、输出、智能体等；编辑修改组件对应的事件。

2、控制台编辑器（consoleeditor）

控制台(操控台)是指面板、仪表、元器件等部件的三维模型构成的操控部分。控制台编辑器以图形工具方式在仿真环境中运行，具有以下功能:快速创建所需控制台；即时创建和编辑任何控制台组件,包括仪表、元件、显示逻辑和其它属性；提供仪表盘、显示部件等编辑工具。

3、外部模型编辑器（externalmodeleditor）

外部模型编辑器通过绑定属性到模型的不同子部件的方法来编辑外部模型。该编辑器允许你不需要了解或编写动画代码就可将动画应用于模型的某个局部。外部模型编辑器允许你在与仿真和地形相连的实时环境中编辑模型。

4、智能体编辑器（agenteditor）

智能体是人工智能（ai）技术中的重要组成部分，包括虚拟教官（vi）和大脑（brain）两种类型。虚拟教官是一个监视学员表现的智能教师，虚拟教官可以介绍课程、提供看门狗警告、在学生发生错误时发出纠正指令等。大脑则能控制一个或一组实体(如cgf)，例如助理飞行员、控制塔信息、航线上自动飞行的飞机等。

智能体编辑器提供大脑和虚拟教官的开发工具。使用智能体编辑器可很方便地根据训练需求设置参数，可模拟现实世界中完成某任务时可能遇到的情况和困难，与仿真引擎进行交互、判断错误、评判操作与决策。

智能体编辑器具有下述特征：方便直观的创建、编辑、扩充、操作和重用智能体；在仿真预演模式下设计智能体；提供文字自动转换为声音的虚拟教官；集成内容管理系统提供check-in、check-out和版本控制功能。

5、想定编辑器（scenariosessioneditor）

想定编辑器用于快速构建仿真训练场景，将一个或多个仿真对象部署到特定地形中，设置运动路径和行为动作，进行仿真预演。想定编辑器的功能包括：1）具有实体布置和初始参数设置功能，可将实体布置到地形的指定区域，为每个实体定义个性化和初始参数；2）设置实体运动路径并绘制路径；3）设置仿真环境，如时间、云层覆盖和能见度等；4）编辑“大脑”智能体并将其配属到实体；5）实体编队组织编辑；6）仿真预演功能，可测试想定的实体、路径、屏幕布局和环境设置是否满足用户需求；7）支持较大数量的对象参与仿真；8）快速跟踪仿真实体；9）高分辨率网格地图显示。

6、序列编辑器（seqenceeditor）

序列编辑器用于教学内容的组织，功能包括：1）将学习素材进行序列化，定义每个行为之间的学习顺序、行为开始和结束的规则以及对目标的明确描述；2）制定教学目标，目标是进行教与学的行为目的，教员针对目标提出反馈评价和分数，学员针对目标进行训练；3）支持word文档、ppt、仿真会话、icbt会话、序列、外部程序等各种项目格式，进行解锁、编辑、发布、发布内容管理、删除等操作；4）导入和导出项目、主题和主题结构。

7、快速开发工具包（sdk）

平台提供一个快速开发工具包，采用msvisualstudioc++，提供用户友好的工具、代码生成向导和教程，允许用户快速开发仿真组件并方便地和仿真相结合。工具包功能如下：1）可方便地开发各种仿真组件，例如雷达和无线电通信；可将多个仿真组件组合为实体，如地面车辆、飞机或sam发射器；2）用户友好图形界面可允许开发人员在不同的平台上重复利用现有组件，节省宝贵的开发时间，减少多余程序人员；3）开发用于控制控制台的显示组件，如雷达显示器、测量表界面；4）可在不同的平台上重复使用现有的仿真组件和仿真实体，不需要程序员技能，只需通过连接正确的逻辑和图形组件就可以定义一个新平台；5）使用一组用户友好的工具就可创建新的仿真实体或修改现有的仿真实体。

对于管理系统

资源与内容管理功能主要负责课程相关的文本文档、音视频文件、会话想定和其它资源等管理。内容管理可分为课程科目管理、内容编辑管理和输出管理等。科目管理用于按树形结构管理课程，实现课程科目的增加、删除和修改。内容编辑管理包括课程添加、课程删除和课程修改。

输出管理提供文件打印输出有关的功能。包括打印样式设置、文档打印、文档导出和邮件管理等功能。文档导出格式有pdf、bmp、html等。

发布功能。在课程设计完成后，进行课程发布，参训者可以在自身所登录的客户端上看到自己需要参加的训练和课程。

课程与训练管理主要提供在线虚拟课程的日程安排。该功能包括基本信息管理、学员信息管理、课表管理、训练管理和资源管理等功能模块。课程基本信息包括课程名称、课程描述、保密等级、起止日期等信息。基本信息设置功能包括设置、修改上述信息。

学员管理功能包括课程参加者（学员）的选择与设置，可以在学员列表中选择参加该课程的学员或选择相应的学员分组。可以在课程指定的参加学员中添加新的参加学员或者去掉课程设置的学员，重新添加属于该活动的参加人员。

课表管理功能包括课程创建、资源选择、日期设置和学员选择。课程管理能够创建一个具体课程表。

训练管理功能包括训练资源管理、训练日期设置。训练资源管理可以设置课程需要完成的（会话）序列、想定等。训练日期设置是安排训练具体的操作日期时间。

资源管理模块管理课程需要的教师，教室，教材，教具等资源信息。

报表生成与管理

报表生成包括丰富的报告编辑与查看工具、先进的数据透视表控制装置以及多种多样的图表。报告主要为数据透视表及图表格式，为试图完整一项带有选定目标的任务项目的学员提供了训练综合评价信息。图表列明了每位学员针对本目标所取得的对应分数。

数据透视表能够自动地对汇总数据进行排序、计数、合计以及展示。你能够对数据透视表进行自定义，以便通过点击列标题对数据进行排序并通过将列标题拖至报告标题对数据进行筛选。

报表机制对学员整个训练过程中所有数据及活动作出相应报告。报表包括以下内容：公示信息；学员进展；目标评分；课件分值；时间分析；汇报注释；以及任何运行期间所附数据（包括仿真会话回放文件以及作为教官反馈程序添加至附件的文件）。

用户帐号管理

用户信息编辑功能包括添加、修改和删除用户信息。拥有管理权限的管理员用户可以对其它用户的个人信息，包括用户名称、用户密码、用户类型等信息进行编辑。用户组信息编辑功能主要包括添加、修改和删除用户组。管理员用户可以将添加（创建）或删除用户组，还设置用户组名称，添加或删除用户组成员。用户可添加修改删除用户分组，并为不同的分组命名以及设置本软件各模块的使用权限。用户可添加修改删除用户账户，为不同的账户设置对应的信息，角色，权限以及分组。用户可浏览用户账户信息界面选中的用户详细信息。

权限管理功能可分为模块权限管理和文档权限管理。

（1）模块权限配置

模块权限配置主要提供功能模块调用权限，即功能模块根据用户或用户组权限决定是否可以被调用或启动。

模块权限配置中，可以操作学员角色权限，教官角色权限，分析报告权限，课程管理权限，目录管理权限，以及管理员角色权限进行管理。

学员角色权限为软件使用的基础权限，其中包括打开应用，浏览账户信息，浏览目录信息，以及作为训练者加入想定。

教官角色权限可设置教官对应权限，其中包括评价，评价格式管理，作为教官加入想定，以及发布权限。

分析报告权限中包括浏览报告，编辑报告权限。

课程管理权限中包括课程中心浏览，课程编辑，课程资源管理。

目录管理权限，是右键菜单栏中可点击项目权限。其中包括目录编辑，目录管理，创建活动版本库，创建草稿库，导入导出和保存回放。

管理员角色权限中包括用户管理编辑，核心设置，目标管理，解锁加锁相关数据。

（2）文档权限配置

主要提供文档资料存取权限管理。

文档权限配置用于管理文档资料的保密级别。其中包括绝密、机密、秘密、内部和公开级别。通过文档权限管理，低级别用户无法查看到比高密级的文档资料数据。

对于运行环境

教员使用教控台引导学员遍历一个课程，可方便地使用语音、箭头指示器对学员进行指导，并控制其实体、仪器或摄像机。当学员进行仿真训练时，教控台能实时提供下述能力：监控学员的训练操作；控制学员的仿真实体；发送声音和文字消息；向学员他们介绍仪器控制方法；管理多显示视图；记录教学过程；阅读任务报告，回放学员操作记录。

训练客户端

训练客户端用于教员和学员进行教学活动组织。教员通过教控台进行教学组织，编制、发布学习资料，监控学员学习过程，查看学员反馈，指导学员进行操作训练；学员通过登录加入教学群，按照教员布置的序列进行学习操作，向教员请求指导，进行学习汇报系统。训练过程中还可选择虚拟教官进行提示指导、对学员操作过程给出评估。具体功能包括：发布功能。教员向学员和指导员发布课程，课程出现在他们的今日视图中。反馈功能。在学员操作过程中，教员向学员提供操作反馈意见，反馈越及时，学习效率就会越高。管理功能。包括通信管理、仿真实体管理与环境设置。评估功能。包含多种报告编辑和浏览工具、先进的重点管控和多种多样的图形。

教员通过远程站点建立分布式训练学员群，通过网络连接先进的模拟器技术并进行控制。它可解决距离和时间协调等多种后勤难题，并提供真实性的态势训练。分布式训练还具有集中学习训练环境所没有的优势，比如可选择单独的指导，可反复进行任务练习，在使用多种仿真的复杂想定中进行训练。

运行环境提供记录回放功能，在仿真开始时选择录制按钮，仿真结束时保存回放文件。完成仿真后，可以依照学到的经验，重新进行仿真，研究训练过程中发现的问题。

运行环境提供假设评估功能，实体以不同方式执行或做出回应的话，会产生一些结果。使用该模式，查看对这些结果有逻辑的总结。可查看多个对象执行不同行为后的仿真形式，也可查看对象如何对单个实体的行为改变做出反应。选择后开启模式，控制输入会影响仿真，观察相应的变化。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。