一种空降兵模拟训练器的制作方法

本发明涉及虚拟现实领域和半实物仿真模拟器领域，特别是一种空降兵模拟训练器。

背景技术：

随着虚拟仿真技术和计算机图形处理设备的不断发展，国外已经从六七十年代就开始运用仿真技术进行跳伞的模拟训练的研究，并在空军和伞兵部队进行实验和验证，并在最近5到10年有着飞跃的发展，已经从实验室阶段到实际应用阶段，在美国空军，海军陆战队，和英国皇家空军的布雷兹·诺顿伞兵培训学校等地方开始有规模的进行装备伞兵训练模拟器。例如德国的e.sigma.systemgmbh公司成立于1980年，从事开发伞兵训练模拟器超过10年，美国的paras公司成立于1957年，是美国最早的动力系统服务提供商，超过20年从事伞兵训练模拟器开发经验

目前我国空军和军事院校都还没有人利用虚拟现实技术进行伞兵模拟训练的研究和开发，在伞兵训练上还采用传统的训练模式和方法，

在伞的动力学模型研究和分析上目前主要针对大型装甲设备的空投分析和仿真上，利用虚拟现实技术对伞兵的训练在国内还是空白。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种空降兵模拟训练器。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种空降兵模拟训练器，包括空降兵模拟训练系统,所述空降兵模拟训练系统由空降模拟训练硬件系统和空降训练软件系统构成；

所述空降模拟训练硬件系统由半实物机舱跳台、滑轨传导装置、风力风向模拟装置、运动控制操作装置、数据采集装置、无线传送装置、姿态数据数据采集装置、生物指标采集装置以及单兵伞降套装装置构成；

所述空降训练软件系统由场地编辑模块、任务编辑模块、导航模块、单兵培训模块、考核模块、回放模块、教学模块、生物指标特征模块、数据库模块以及用户管理模块构成。

所述半实物机舱跳台由两个跳舱门组成，一个是侧门，一个是后门，分别可以模拟不同的出舱方式和不同的跳伞方式；

所述滑轨传导装置将出舱的伞兵传送到指定的训练仓位，在滑轨水平位置处可以并排安放组装若干个训练仓位；

所述风力风向模拟装置安装在训练仓位的下方，实时调整风力的大小以及方向；

所述运动控制操作装置是一种电机拉力传感装置构成，可以对伞降的过程进行飞行控制；

所述数据采集装置即数据接收及格式转换的处理设备。

所述姿态数据数据采集装置是将姿态传感器的数据进行采集。

所述生物指标采集装置即一种腕式采集装置，士兵在训练过程中的紧张程度，可以通过这些数据评估训练的效果。

所述无线传送装置是将转换过的数据通过无线发射装置送到计算机中的空降训练软件系统中，并将计算机生成的图像传送到无线双目头盔显示器中。

所述单兵伞降套装装置即伞包模块，由真实的伞具改装而成，对应相应的一种电机拉力传感装置连接到运动控制操作装置上。

所述数据库系统包含数据的同步等附属功能，数据库系统由mssql+操作终端组成。

所述场地编辑系统用数据库系统中的地形数据和景观数据，来制作自己独特的模拟训练场地。

所述任务编辑系统制定不同的跳伞任务来进行不同的模拟。

所述导航系统即培训中的领航系统，供教员使用。

所述单兵培训系统即培训中学员操作界面，动态显示当前培训过程，显示学员真实视角。

所述回放系统对已经记录的导航系统数据进行回放。

所述考核系统：操作过程见培训，增加考核评分功能。

所述教学系统通过图片、视频、文字、交互等多种方式提高培训前理论知识和认知。

所述生物指标特征系统对培训中的学员生物指标特征进行记录，提供分析结果供参考；

所述用户管理系统：对学员、教员的基本信息和培训历史进行管理。

利用本发明的技术方案制作的一种空降兵模拟训练器。

附图说明

图1是本发明所述一种空降兵模拟训练器的流程图。

图2是本发明所述一种空降兵模拟训练器的空降兵模拟训练系统框图。

图3是本发明所述一种空降兵模拟训练器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-3所示，一种空降兵模拟训练器,包括空降兵模拟训练系统,所述空降兵模拟训练系统由空降模拟训练硬件系统和空降训练软件系统构成；

所述空降模拟训练硬件系统由半实物机舱跳台、滑轨传导装置、风力风向模拟装置、运动控制操作装置、数据采集装置、无线传送装置、姿态数据数据采集装置、生物指标采集装置以及单兵伞降套装装置构成；所述空降训练软件系统由场地编辑模块、任务编辑模块、导航模块、单兵培训模块、考核模块、回放模块、教学模块、生物指标特征模块、数据库模块以及用户管理模块构成；所述半实物机舱跳台由两个跳舱门组成，一个是侧门，一个是后门，分别可以模拟不同的出舱方式和不同的跳伞方式；所述滑轨传导装置将出舱的伞兵传送到指定的训练仓位，在滑轨水平位置处可以并排安放组装若干个训练仓位；所述风力风向模拟装置安装在训练仓位的下方，实时调整风力的大小以及方向；所述运动控制操作装置是一种电机拉力传感装置构成，可以对伞降的过程进行飞行控制；所述数据采集装置即数据接收及格式转换的处理设备；所述姿态数据数据采集装置是将姿态传感器的数据进行采集；所述生物指标采集装置即一种腕式采集装置，士兵在训练过程中的紧张程度，可以通过这些数据评估训练的效果；所述无线传送装置是将转换过的数据通过无线发射装置送到计算机中的空降训练软件系统中，并将计算机生成的图像传送到无线双目头盔显示器中；所述单兵伞降套装装置即伞包模块，由真实的伞具改装而成，对应相应的一种电机拉力传感装置连接到运动控制操作装置上；所述数据库系统包含数据的同步等附属功能，数据库系统由mssql+操作终端组成；所述场地编辑系统用数据库系统中的地形数据和景观数据，来制作自己独特的模拟训练场地；所述任务编辑系统制定不同的跳伞任务来进行不同的模拟；所述导航系统即培训中的领航系统，供教员使用；所述单兵培训系统即培训中学员操作界面，动态显示当前培训过程，显示学员真实视角；所述回放系统对已经记录的导航系统数据进行回放；所述考核系统：操作过程见培训，增加考核评分功能；所述教学系统通过图片、视频、文字、交互等多种方式提高培训前理论知识和认知；所述生物指标特征系统对培训中的学员生物指标特征进行记录，提供分析结果供参考；所述用户管理系统：对学员、教员的基本信息和培训历史进行管理。

本实施方案的特点为，包括空降兵模拟训练系统,所述空降兵模拟训练系统由空降模拟训练硬件系统和空降训练软件系统构成；

所述空降模拟训练硬件系统由半实物机舱跳台、滑轨传导装置、风力风向模拟装置、运动控制操作装置、数据采集装置、无线传送装置、姿态数据数据采集装置、生物指标采集装置以及单兵伞降套装装置构成；

所述空降训练软件系统由场地编辑模块、任务编辑模块、导航模块、单兵培训模块、考核模块、回放模块、教学模块、生物指标特征模块、数据库模块以及用户管理模块构成；响应部队现代化、信息化、提高模拟训练水平要求，为了缩短新兵跳伞训练周期，不断拓展训练路子，有效提高了训练效率。使伞降训练真正与国际先进的技术接轨，利用三维仿真技术为基础平台，为空降兵部队开发一套空降兵训练系统，可模拟从跳下飞机到安全落地的全过程，帮助他们掌握跳伞要领。跳伞模拟器可模拟一系列紧急状况，训练学员的应变能力，让整个过程都在安全模拟中进行通过利用虚拟现实技术开发高空空降兵训练系统，可模拟从跳下飞机到安全落地的全过程，帮助他们掌握跳伞要领；可模拟一系列紧急状况，训练学员的应变能力，让整个过程都在安全模拟中进行。填补从地面训练到真实的空降跳伞的过渡训练空白。短了地面训练与空中实跳的差距，改变和提升传统的训练模式，降低我军训练费用，减少训练伤亡，提供了我军在现代化，信息化作战训练要求下的新的尝试和发展。

在本实施方案中，半实物机舱跳台是参照伞降飞机的后半部分的仿真平台，它由两个跳舱门组成，一个是侧门，一个是后门，分别可以模拟不同的出舱方式和不同的跳伞方式，仿真平台离地约高5米，后门有一组斜下式滑轨在离地2米处成水平方向主要模拟挂钩式跳伞，通过伞兵自身下坠重量模拟开伞冲击。侧门有一组下式滑轨，在离地面3米处成水平方向，主要是模拟手拉式跳伞，当士兵到达跳伞高度，通过拉动手栓，身体会下降1米，模拟开伞冲击。

滑轨传导装置可以将出舱的伞兵传送到指定的训练仓位，在滑轨水平位置处可以并排安放组装若干个训练仓位，这些1x1平方米的训练仓位可以拼接组装，四个方向可以任意拼接组装，可以完成1人甚至多人的同时伞降训练。

风力风向模拟装置安装在训练仓位的下方，通过电机控制，可以实时调整风力的大小，方向。

运动控制操作装置：一种电机拉力传感装置，通过这种装置可以对伞降的过程进行飞行控制、包括下降，左右平移，倾斜等动作。

数据采集装置是数据接收及格式转换的处理设备。

姿态数据数据采集装置是将士兵身体上的5组姿态传感器的数据进行采集，包括头部1个，手部2个，腿部2个并送到数据采集装置中。

生物指标采集装置是一种腕式采集装置、它可以将将士兵的生物指标，例如心率、血氧、血压等指标，这些指标可以反映出士兵在训练过程中的紧张程度，可以通过这些数据评估训练的效果。

无线传送装置是传送数据采集装置中转换过的数据通过无线发射装置送到计算机中的空降训练软件系统中，并将计算机生成的图像传送到无线双目头盔显示器中。

单兵伞降套装装置包括如下：

伞包模块，由真实的伞具改装而成，穿戴在士兵身上，对应的脚部有挂钩和解锁装置，可以通过拉环进行解锁。对应相应的拉力装置连接到运动控制操作装置上，可以对不同的伞进行操控操作训练。

无线头盔显示器影音模块，可以观看和接收计算机生成的模拟训练场景图像信息和与其他人员进行语音交互。

其中空降训练软件系统包括：

数据库系统：此处的数据库不仅仅是我们常说的数据库，它还包含数据的同步等附属功能。数据库系统由mssql+操作终端组成。

场地编辑系统：该系统用来制作最基本的训练场地，通过调用数据库系统中的地形数据和景观数据，来制作自己独特的模拟训练场地。在该系统中，可以指定降落点、指定降落点周围的区域地质特征、增加随机风向、增加随机天气(雨、雾、雪、云等)。发布数据结果到数据库系统中的场地数据中。

任务编辑系统：在相同的场地中，制定不同的跳伞任务来进行不同的模拟，通过任务编辑系统可以轻松的实现这一点。在任务编辑中，您只要指定不同的飞行路线和空投点，就可以实现不同的飞行任务。在这里，还可以通过指定随机误差来实现相同的任务产生不同的结果。通过模拟任务编辑系统，可以指定该任务的最大终端支持个数，即最多学员数，评估标准指定系统，可以对其中的注意点进行标准配置，当培训时该处出现重大误差时，能够醒目提示教员，或者考核时，直接给予评分。任务编辑完成后，可以发布到数据库系统中的任务数据中。

导航系统：培训中的领航系统，供教员使用。在启动培训的时候，只要通过指定相应的培训任务，就可以开始该次培训。导航系统中，在飞行到任务中指定的空投点之前，教员都可以手动强制系统进行空投，而当到达指定点时，如果教员没有下达空投指令，自动下达该指令。同时该系统中同时显示所有学员的参数和动作、视点。

单兵培训系统：培训中学员操作界面，动态显示当前培训过程，显示学员真实视角。通过位置跟踪器、头盔显示器、拉力传感器、生物传感器等设备，让学员体验真实的跳伞过程，并对该次中的生物指标特征进行记录，为对该学员评价提供生物指标特征参考。

回放系统：对已经记录的导航系统数据进行回放。

考核系统：操作过程见培训，增加考核评分功能。

教学系统：通过图片、视频、文字、交互等多种方式提高培训前理论知识和认知。

生物指标特征系统：对培训中的学员生物指标特征进行记录，提供分析结果供参考。

用户管理系统：对学员、教员的基本信息和培训历史进行管理。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。