轻型测地系统模拟训练装置及轻型测地系统模拟训练方法
【专利摘要】本发明涉及一种模拟训练装置，特别涉及一种轻型测地系统模拟训练装置，包括相互连接的外部半实物装置和3D仿真装置，所述3D仿真装置用于提供三维测量环境、观测瞄准界面和地理坐标信息，并接收所述外部半实物装置发送的状态信号，向所述外部半实物装置发送测量数据和控制信号，实现仿真场景中视场跟踪以及与外部半实物装置状态的同步性；所述外部半实物装置用于接收3D仿真装置发送的测量数据及控制信号，并模拟轻型测地系统的工作状态，对3D仿真装置提供的测量环境进行测量。本发明可实现实物替代性训练，模拟实际训练环境来培训操作人员，完成各种不同配置科目的操作训练，能够有效减少轻型测地装置的损耗率，提升训练效果。
【专利说明】轻型测地系统模拟训练装置及轻型测地系统模拟训练方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种模拟训练装置，特别涉及一种轻型测地系统模拟训练装置及轻型测地系统模拟训练方法。
【背景技术】
[0002]轻型测地系统是一种完全自主定位定向、提供各种测地保障的新型装置，具有快速数据综合、处理、传输能力等特点，被广泛应用于导航、测绘、矿山、铁道等部门的测地作业，因此熟悉此类装备，开展大量的训练十分必要的。
[0003]轻型测地系统涉及电子、计算机、惯性、卫星导航、红外、激光等多种技术，制作工艺复杂、结构精密、价格昂贵，如果直接用实物进行训练，一旦操作不当，容易引起装置损坏，使得训练和维修成本代价非常高。目前有一些针对该类装置研制的多媒体软件，但这些多媒体软件仅仅是简单的操作视频，不能进行实际训练，并且无法将轻型测地系统结构、原理、操作效果等内容展现，存在功能简单，手段单一的缺点，训练效果不是很理想。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种轻型测地系统模拟训练装置及轻型测地系统模拟训练方法，实现轻型测地系统操作、科目演练等模拟训练的功能。
[0005]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种轻型测地系统模拟训练装置，包括相互连接的外部半实物装置和3D仿真装置，所述外部半实物装置与所述3D仿真装置连接，所述3D仿真装置用于提供三维测量环境、观测瞄准界面和地理坐标信息，并接收所述外部半实物装置发送的状态信号，还用于向所述外部半实物装置发送测量数据和控制信号，实现仿真场景中视场跟踪以及与外部半实物装置状态的同步性；所述外部半实物装置用于接收3D仿真装置发送的测量数据及控制信号，并模拟轻型测地系统的工作状态，对3D仿真装置提供的测量环境进行测量。
[0006]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0007]进一步，所述外部半实物装置包括控制显示器和电子经纬仪，所述控制显示器和所述电子经纬仪连接，所述控制显示器用于控制所述电子经纬仪进行测量，并接受所述电子经纬仪测量的数据；所述电子经纬仪用于对所述3D仿真装置提供的三维测量环境的水平角和竖直角的进行测量，并将测量的数据发送到所述控制显示器。
[0008]进一步，所述外部半实物装置还包括测距仪，所述测距仪和所述电子经纬仪连接，所述测距仪用于对所述3D仿真装置提供的三维测量环境进行距离测量，并将测量的数据通过所述电子经纬仪发送到所述控制显示器；所述控制显示器控制所述测距仪进行测量，并且接受所述测距仪测量的数据。
[0009]进一步，所述测距仪包括红外测距仪和激光测距仪。
[0010]进一步，所述外部半实物装置还包括陀螺仪，所述陀螺仪与所述控制显示器连接，所述陀螺仪用于对所述3D仿真装置提供的三维测量环境进行定向，并将定向数据发送到所述控制显示器；所述控制显示器控制所述陀螺仪进行定向，并接受所述陀螺仪的测量数据。
[0011]进一步，所述外部半实物装置还包括卫星定位仪，所述卫星定位仪和所述控制显示器连接，所述卫星定位仪用于对所述3D仿真装置提供的三维测量环境进行定位，并将定位数据发送到所述控制显示器；所述控制显示器控制所述卫星定位仪进行定位测量，并接受所述卫星定位仪的测量数据。
[0012]一种轻型测地系统模拟训练方法，包括以下步骤:
[0013]步骤一，通过3D仿真装置提供三维侧地环境、观察瞄准界面和地理信息，并向外部半实物装置发送测量数据和控制信号；
[0014]步骤二，所述外部半实物装置接收到所述3D仿真装置的测量数据和控制信号后，模拟轻型测地系统的工作状态，对所述3D仿真装置提供的测量环境进行测量，并将测量的状态信号发送给所述3D仿真装置；
[0015]步骤三，所述3D仿真装置接收到所述外部半实物装置发送的工作状态信号后，对仿真场景中的视图进行追踪，并且控制仿真场景与所述外部半实物装置状态的同步性。
[0016]进一步，所述外部半实物装置包括控制显示器、电子经纬仪和测距仪，所述步骤二中，所述控制显示器接收到所述3D仿真装置的测量数据和控制信号后，向所述电子经纬仪和所述测距仪发送控制信号，所述电子经纬仪接收到控制信号后，对所述3D仿真装置提供的三维测量环境的水平角和竖直角的进行测量，并将测量的数据发送到所述控制显示器；所述测距仪接收到控制信号后，对所述3D仿真装置提供的三维测量环境进行距离测量，并将测量的数据通过所述电子经纬仪发送到所述控制显示器，所述控制显示器接收到所述电子经纬仪和所述测距仪发送的测量的数据后，将测量的数据发送到所述3D仿真装置。
[0017]进一步，所述外部半实物装置还包括陀螺仪，所述步骤二中，所述控制显示器接收到所述3D仿真装置的测量数据和控制信号后，向所述陀螺仪发送控制信号，所述陀螺仪接收到控制信号后，对所述3D仿真装置提供的三维测量环境进行定向，并将定向数据发送到所述控制显示器，所述控制显示器将接收到的所述陀螺仪发送的定位信号发送给所述3D仿真装置。
[0018]进一步，所述外部半实物装置还包括卫星定位仪，所述步骤二中，所述控制显示器接收到所述3D仿真装置的测量数据和控制信号后，向所述卫星定位仪发送控制信号，所述卫星定位仪接收到控制信号后，对所述3D仿真装置提供的三维测量环境进行定位，并将定位数据发送到所述控制显示器，所述控制显示器将接收到的所述卫星定位仪发送的定位数据发送给所述3D仿真装置。
[0019]本发明的有益效果是:本发明可实现实物替代性训练，模拟实际训练环境来培训操作人员，完成各种不同配置科目的操作训练，能够有效减少轻型测地装置的损耗率，提升训练效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明一种轻型测地系统模拟训练装置的结构示意图；
[0021]图2为本发明一种轻型测地系统模拟训练方法的流程图。
[0022]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0023]1、外部半实物装置，2、3D仿真装置，3、控制显示器，4、测距仪，4-1、红外测距仪，4-2、激光测距仪，5、电子经纬仪，6、陀螺仪，7、卫星定位仪。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0025]如图1所示，本发明包括(半实物装置是指外形和实际装置完全一致，并且能模拟实际装置所有功能的装置。)和3D仿真装置2 (3D仿真装置2即三维仿真装置，是指利用计算机技术生成的一个逼真的，具有视、听、触、味等多种感知的虚拟环境，用户可以通过其自然技能使用各种传感设备同虚拟环境中的实体相互作用。)，所述外部半实物装置I与所述3D仿真装置2连接，所述3D仿真装置2提供三维测量环境、观测瞄准界面、地理坐标信息，接收所述外部半实物装置I发送的状态信号，还用于向所述外部半实物装置发送测量数据和控制信号，实现仿真场景中视场跟踪以及与外部半实物装置状态的同步性；所述外部半实物装置I用于接收3D仿真装置2发送的测量数据及控制信号，模拟轻型测地系统的工作状态，对3D仿真装置2提供的测量环境进行测量。
[0026]所述外部半实物装置I包括控制显示器3、测距仪4、电子经纬仪5、陀螺仪6和卫星定位仪7，所述控制显示器3分别和所述测距仪4、所述电子经纬仪5和所述陀螺仪6连接，所述电子经纬仪5和所述测距仪4连接，所述测距仪4用于所述3D仿真装置2提供的三维测量环境的距离测量，并将测量的数据通过所述电子经纬仪5发送到所述控制显示器3 ;所述电子经纬仪5用于所述3D仿真装置2提供的三维测量环境的水平角和竖直角的测量，并将测量的数据发送到所述控制显示器3 ;所述陀螺仪6用于所述3D仿真装置2提供的三维测量环境的定向，并将定向数据发送到所述控制显示器3 ;所述卫星定位仪7用于所述3D仿真装置2提供的三维测量环境的定位，并将定位数据发送到所述控制显示器3 ;所述控制显示器3用于控制所述测距仪4、所述电子经纬仪5、所述陀螺仪6和所述卫星定位仪7进行测量，接收所述测距仪4的测量的数据、所述电子经纬仪5的测量的数据、所述陀螺仪6的定向数据和所述卫星定位仪7的定位数据。所述测距仪4包括红外测距仪4-1和激光测距仪4-2。
[0027]一种轻型测地系统模拟训练方法，包括以下步骤:
[0028]步骤一 SOI，通过3D仿真装置2提供三维侧地环境、观察瞄准界面和地理信息，并向外部半实物装置I发送测量数据和控制信号；
[0029]步骤二 S02，所述外部半实物装置I接收到所述3D仿真装置2的测量数据和控制信号后，模拟轻型测地系统的工作状态，对所述3D仿真装置2提供的测量环境进行测量，并将测量的状态信号发送给所述3D仿真装置2 ；
[0030]步骤三S03，所述3D仿真装置2接收到所述外部半实物装置I发送的工作状态信号后，对仿真场景中的视图进行追踪，并且控制仿真场景与所述外部半实物装置I状态的同步性。
[0031]所述外部半实物装置I包括控制显示器3、电子经纬仪5和测距仪4，所述步骤二中，所述控制显示器3接收到所述3D仿真装置2的测量数据和控制信号后，向所述电子经纬仪5和所述测距仪4发送控制信号，所述电子经纬仪5接收到控制信号后，对所述3D仿真装置2提供的三维测量环境的水平角和竖直角的进行测量，并将测量的数据发送到所述控制显示器3 ;所述测距仪4接收到控制信号后，对所述3D仿真装置2提供的三维测量环境进行距离测量，并将测量的数据通过所述电子经纬仪5发送到所述控制显示器3，所述控制显示器3接收到所述电子经纬仪5和所述测距仪4发送的测量的数据后，将测量的数据发送到所述3D仿真装置2。
[0032]所述外部半实物装置I还包括陀螺仪6，所述步骤二中，所述控制显示器3接收到所述3D仿真装置2的测量数据和控制信号后，向所述陀螺仪6发送控制信号，所述陀螺仪6接收到控制信号后，对所述3D仿真装置2提供的三维测量环境进行定向，并将定向数据发送到所述控制显示器3，所述控制显示器3将接收到的所述陀螺仪6发送的定位信号发送给所述3D仿真装置2。
[0033]所述外部半实物装置I还包括卫星定位仪7，所述步骤二中，所述控制显示器3接收到所述3D仿真装置2的测量数据和控制信号后，向所述卫星定位仪7发送控制信号，所述卫星定位仪7接收到控制信号后，对所述3D仿真装置2提供的三维测量环境进行定位，并将定位数据发送到所述控制显示器3，所述控制显示器3将接收到的所述卫星定位仪7发送的定位数据发送给所述3D仿真装置2。
[0034]本发明中，外部半实物装置I中的测距仪4、电子经纬仪5、陀螺仪6和卫星定位仪7分别由各自硬件电路完成测距、测角、定向、定位等功能的模拟；操作员通过在终端电脑发送操作指令，控显器通过键盘输入将操作指令发送至相应单体装置，操作员配合操作单体装置，使其模拟实物工作过程以及操作步骤，同时3D仿真装置2接收单体装置完成相应操作的状态信息，然后发送下一步操作指令，循环工作，最终完成轻型测地系统整套科目作业，使操作人员对轻型测地系统科目作业的工作过程及操作步骤有直观的认识和具体的操作体验。
[0035]3D仿真装置2主要采用VC开发平台，将串口通信模块嵌入到VirtooI s插件内，最终将通信模块转化为一个行为模块(Behav1r Blocks),从而实现串口与仿真软件的交互。主要对外部半实物装置I传输的无状态字节流进行解析、判断、计算，实现与虚拟场景的高品质交互。3D仿真装置2包含有外部半实物装置I模型，采用专业3ds Max for Virtools插件将实物模型导入到虚拟场景中。
[0036]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种轻型测地系统模拟训练装置，其特征在于，包括相互连接的外部半实物装置和3D仿真装置，所述3D仿真装置用于提供三维测量环境、观测瞄准界面和地理坐标信息，并接收所述外部半实物装置发送的状态信号，还用于向所述外部半实物装置发送测量数据和控制信号，实现仿真场景中视场跟踪以及与外部半实物装置状态的同步性； 所述外部半实物装置用于接收3D仿真装置发送的测量数据及控制信号，并模拟轻型测地系统的工作状态，对3D仿真装置提供的测量环境进行测量。
2.根据权利要求1所述的一种轻型测地系统模拟训练装置，其特征在于，所述外部半实物装置包括控制显示器和电子经纬仪，所述控制显示器和所述电子经纬仪连接，所述控制显示器用于控制所述电子经纬仪进行测量，并接受所述电子经纬仪测量的数据； 所述电子经纬仪用于对所述3D仿真装置提供的三维测量环境的水平角和竖直角的进行测量，并将测量的数据发送到所述控制显示器。
3.根据权利要求2所述的一种轻型测地系统模拟训练装置，其特征在于，所述外部半实物装置还包括测距仪，所述测距仪和所述电子经纬仪连接，所述测距仪用于对所述3D仿真装置提供的三维测量环境进行距离测量，并将测量的数据通过所述电子经纬仪发送到所述控制显示器； 所述控制显示器控制所述测距仪进行测量，并且接受所述测距仪测量的数据。
4.根据权利要求3所述的一种轻型测地系统模拟训练装置，其特征在于，所述测距仪包括红外测距仪和激光测距仪。
5.根据权利要求2或3所述的一种轻型测地系统模拟训练装置，其特征在于，所述外部半实物装置还包括陀螺仪，所述陀螺仪与所述控制显示器连接，所述陀螺仪用于对所述3D仿真装置提供的三维测量环境进行定向，并将定向数据发送到所述控制显示器； 所述控制显示器控制所述陀螺仪进行定向，并接受所述陀螺仪的测量数据。
6.根据权利要求2或3所述的一种轻型测地系统模拟训练装置，其特征在于，所述外部半实物装置还包括卫星定位仪，所述卫星定位仪和所述控制显示器连接，所述卫星定位仪用于对所述3D仿真装置提供的三维测量环境进行定位，并将定位数据发送到所述控制显示器； 所述控制显示器控制所述卫星定位仪进行定位测量，并接受所述卫星定位仪的测量数据。
7.—种轻型测地系统模拟训练方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，通过3D仿真装置提供三维侧地环境、观察瞄准界面和地理信息，并向外部半实物装置发送测量数据和控制信号； 步骤二，所述外部半实物装置接收到所述3D仿真装置的测量数据和控制信号后，模拟轻型测地系统的工作状态，对所述3D仿真装置提供的测量环境进行测量，并将测量的状态信号发送给所述3D仿真装置； 步骤三，所述3D仿真装置接收到所述外部半实物装置发送的工作状态信号后，对仿真场景中的视图进行追踪，并且控制仿真场景与所述外部半实物装置状态的同步性。
8.根据权利要求7所述的一种轻型测地系统模拟训练方法，其特征在于，所述外部半实物装置包括控制显示器、电子经纬仪和测距仪，所述步骤二中，所述控制显示器接收到所述3D仿真装置的测量数据和控制信号后，向所述电子经纬仪和所述测距仪发送控制信号，所述电子经纬仪接收到控制信号后，对所述3D仿真装置提供的三维测量环境的水平角和竖直角的进行测量，并将测量的数据发送到所述控制显示器；所述测距仪接收到控制信号后，对所述3D仿真装置提供的三维测量环境进行距离测量，并将测量的数据通过所述电子经纬仪发送到所述控制显示器，所述控制显示器接收到所述电子经纬仪和所述测距仪发送的测量的数据后，将测量的数据发送到所述3D仿真装置。
9.根据权利要求8所述的一种轻型测地系统模拟训练方法，其特征在于，所述外部半实物装置还包括陀螺仪，所述步骤二中，所述控制显示器接收到所述3D仿真装置的测量数据和控制信号后，向所述陀螺仪发送控制信号，所述陀螺仪接收到控制信号后，对所述3D仿真装置提供的三维测量环境进行定向，并将定向数据发送到所述控制显示器，所述控制显示器将接收到的所述陀螺仪发送的定位信号发送给所述3D仿真装置。
10.根据权利要求8所述的一种轻型测地系统模拟训练方法，其特征在于，所述外部半实物装置还包括卫星定位仪，所述步骤二中，所述控制显示器接收到所述3D仿真装置的测量数据和控制信号后，向所述卫星定位仪发送控制信号，所述卫星定位仪接收到控制信号后，对所述3D仿真装置提供的三维测量环境进行定位，并将定位数据发送到所述控制显示器，所述控制显示器将接收到的所述卫星定位仪发送的定位数据发送给所述3D仿真装置。
【文档编号】G09B9/00GK104269081SQ201410482715
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】王向进, 火星, 张文泉, 李国栋, 彭建怡, 张志璐, 孙平, 田海雷 申请人:李国栋