专利名称：交互式作战仿真系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种交互式作战仿真系统，尤指具有视景仿真，人体 姿态采集、拟合，运动仿真，作战模拟，战场兵力生成的一种可扩展仿真 平台。
背景技术：
美国研制的虚拟人体战斗(VIC, Virtual Individual Combatant)仿 真系统，下车勇士网络(D聰，Dismounted Warrior Network)仿真系统， 下车步兵半自动兵力(DISAF， Dismounted Infantry Semi-Automated Forces)生成系统及分队战术训练系统(SUTT， Small Unit Tactical Trainer)等作战仿真系统用于单兵装备研制及战术演练。从检索到的公开 资料，以上系统的功能相对比较单一。其中，VIC、 D丽系统主要用于新兵 的作战训练及新装备的性能测试，系统结构的主要组成部分是基于虚拟现 实技术的视景仿真平台，用以提供具有沉浸感的战场环境，来对新兵进行 作战心理的训练或是对新装备的使用情况进行评估，其结构中交互手段比 较少，缺少运动仿真、人体姿态采集等设备及控制程序；而SUTT系统则属 于纯数字仿真，通过数学模型加入不同的限定条件，在软件环境中进行计 算，没有实体人或物的参与。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于实战的要求，提升单兵信息化作战 条件下的作战能力的交互式作战仿真系统。 本实用新型采用的技术方案如下
一种交互式作战仿真系统，其特征在于包括电磁式运动捕捉设备， 模拟人体行进时的运动负荷的运动平台，用于射击信号的采集、拐弯信号 处理的USB交互接口设备，用于播放战场音效的扬声器阵列，用于运行控 制程序及虚拟场景生成的图形工作站，用于拼接完成对大画面投影的投影 仪，以及通过作战仿真网络协议实现多机协同仿真的参演计算机；其中图
形工作站为系统的控制中枢，所述电磁式运动捕捉设备和运动平台通过串
口与所述图形工作站相连接；所述USB交互接口通过USB接口与所述图形工 作站进行通讯，实现人体操控数据的采集；所述投影仪通过VGA线与所述 图形工作站进行连接；所述参演计算机通过网络与所述图形工作站相连， 实现分布式仿真。
一种优选技术方案，其特征在于所述图形工作站为两台长4米宽3米 屏幕的E&S图形工作站，二者拼接完成长8米宽3米的显示幕墙。
一种优选技术方案，其特征在于所述电磁式运动捕捉设备为三台。
本实用新型采用双4*3米屏幕，实现8*3米大屏幕虚拟战场环境显示； 采用三维设计软件Creator进行三维战场环境建模；采用VEGA进行视景驱 动，采用两台投影机对视景进行显示；采用三台电磁式运动捕捉设备 FASTRAK对全副装备的参试人体12个关节点姿态进行实时采集、解算、拟 合，实现动作的仿真；采用相对转角拟合的算法，有效减少了现场环境中 的电磁干扰；开发基于USB的人机交互接口，采集系统中开关信号控制场 景的转动进而模拟人体的转向运动及武器的射击模拟，利用A/D、 D/A电路 对控制信号进行数模、模数转换，适用于不同控制需求的系统；该接口同 时提供USB转串口电路，实现多样的控制方式选择输出；应用大型自适应 运动平台LE600，模拟人体在复杂地形条件下运动的能量消耗，使试验人 员获得真实的运动体验；设计了战场环境中随机事件的同步触发方式及计 算机间数据传输形式；建立了战场环境中各种事件发生时刻的统计学模 型；提出了巡逻、机动两种模式的计算机兵力生成、控制方式；设计了敌 兵的追击算法。通过人机交互设备及虚拟战场设计，提高系统的沉浸感。 采用乂€++开发环境，开发了系统控制平台程序，实现对系统的控制管理。
本实用新型有益效果是，采用大屏幕显示战场虚拟场景，提高系统的 沉浸感；采用姿态采集设备对单兵战术动作进行采集，用于战术配合的演 练及评估装备对人体运动姿态影响；采用大型运动平台，实现人体运动仿 真；采用USB人机接口设备，实现拐弯、射击等人机交互；设计计算机生 成兵力模型(CGF)，实现虚拟对抗；设计多机通讯协议，实现网络对抗仿 真。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进一步说明，但并不意味 着对本实用新型保护范围的限制。
图l是本实用新型系统结构示意图。
具体实施方式
在图l所示本实用新型交互式仿真系统结构示意图中，101为美国 POLHEMUS公司Fastrak姿态采集设备，是电磁式六自由度运动捕捉设备， 用于实现人体各个关节六自由度姿态数据的采集。102为德国耶格公司 LE600型运动平台，包括跑台及控制台两个部分，用于模拟人体行进时的 运动负荷。103为USB交互接口设备，用于射击信号的采集、拐弯信号处理。 104为扬声器阵列，用于播放战场音效。105为美国E&S图形工作站 SimFUSI0N5000d，两台E&S图形工作站运行控制程序及虚拟场景的生成。 106为两台松下投影仪，拼接完成对大画面的投影。107为参演计算机，由 普通PC机组成，通过作战仿真网络协议实现多机的协同仿真。108为显示 幕墙，室图像拼接融合后实现的8*3米显示屏幕。109为电磁传感器，为IOI 设备的配套传感器。105为系统的控制中枢，其中101和102通过串口与105 进行连接，实现数据传输，主程序通过并行的串口读取线程对姿态采集设 备、运动平台速度、坡度进行控制。103通过USB接口与105进行通讯，实 现人体操控数据的采集。106通过电脑VGA线与105进行连接，实现显示信 息传输。107通过网络与105相连，实现分布式仿真。106将计算机图像投 影于108。
所述Fastrak姿态采集设备的传感器固定于人体各个关节，用于采集 人体关节的运动状态。人占在运动平台上，通过其运行速度控制虚拟场景 移动，用于模拟人体的运动。
所述USB交互接口设备包括用于USB连线的连接的USB接口 ，用于运行 下位机的控制程序，实现对交互设备的控制的51单片机，实现设备与其它 串口设备的通讯的RS232串口 ，实现数字模拟信号的转换的A/D, D/A功能模 块，以及人机交互按钮，用以实现场景的转向控制及射击信号的调节。
权利要求1、一种交互式作战仿真系统，其特征在于包括电磁式运动捕捉设备，模拟人体行进时的运动负荷的运动平台，用于射击信号的采集、拐弯信号处理的USB交互接口设备，用于播放战场音效的扬声器阵列，用于运行控制程序及虚拟场景生成的图形工作站，用于拼接完成对大画面投影的投影仪，以及通过作战仿真网络协议实现多机协同仿真的参演计算机；其中图形工作站为系统的控制中枢，所述电磁式运动捕捉设备和运动平台通过串口与所述图形工作站相连接；所述USB交互接口通过USB接口与所述图形工作站进行通讯；所述投影仪通过VGA线与所述图形工作站进行连接；所述参演计算机通过网络与所述图形工作站相连。
2、 根据权利要求l所述的交互式作战仿真系统，其特征在于所述图 形工作站为两台长4米宽3米的E&S图形工作站，二者拼接完成长8米宽3米 的显示幕墙。
3、根据权利要求2所述的交互式作战仿真系统，其特征在于所述 电磁式运动捕捉设备为三台。
专利摘要本实用新型涉及一种交互式作战仿真系统，其特征在于包括电磁式运动捕捉设备，模拟人体行进时的运动负荷的运动平台，用于射击信号的采集、拐弯信号处理的USB交互接口设备，用于播放战场音效的扬声器阵列，用于运行控制程序及虚拟场景生成的图形工作站，用于拼接完成对大画面投影的投影仪，以及通过作战仿真网络协议实现多机协同仿真的参演计算机。本实用新型提高系统的沉浸感；可以实现人体运动仿真；虚拟对抗以及网络对抗仿真。
文档编号G09B9/00GK201177900SQ200820079999
公开日2009年1月7日 申请日期2008年4月17日 优先权日2008年4月17日
发明者宏 周, 祖媛媛, 毅 蒋, 晓 陈 申请人:中国人民解放军总后勤部军需装备研究所