本发明涉及伞兵模拟训练领域，尤其是一种伞兵跳伞训练模拟器及其方法。
背景技术：
跳伞是危险性较高的活动，如出现特殊情况，或没有遵循正确程序，跳伞人员受伤或死亡事故时有发生。组织实装跳伞训练时，后勤保障困难、耗费时间多、成本投入大，还要受到场地和气象条件的限制。
为提高训练效率，减少危险与事故，国内外伞兵培训都在加强地面训练。我国的跳伞地面训练主要是跳台、伞塔训练，还有跳台滑道训练，训练手段和国外先进国家相比还有一定差距。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现要素：
为提高训练效率，减少危险与事故，本发明公开了一种伞兵跳伞训练模拟器及其方法，根据伞兵空降跳伞的实际过程，采用先进的机电技术、虚拟现实技术和人机交互技术，构建逼真的空中跳伞模拟训练环境，为受训者从离开飞机、自由下落、开伞、到着陆全过程中的空中姿态控制、伞绳操纵技能、特情及故障处理等训练科目提供沉浸感较强的训练手段和科学的组训方式，满足提高跳伞训练效益，降低安全风险的训练目的。
本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：
该模拟器包括支撑框架、登高梯、起跳平台、操纵系统、直线运动机构、背带系统、可升降降落平台、虚拟现实装置、风机装置及软件系统；
所述登高梯设连接所述支撑框架，用于受训人员登上所述起跳平台；
所述起跳平台设置与所述支撑框架上，用于模拟飞机跳伞门，且所述起跳平台上设有压力传感器，所述压力传感器连接所述虚拟现实装置，用于触发软件系统；
所述操纵系统用于产生对降落伞模拟操纵的信号，包含两套伞绳和拉绳传感器，拉绳传感器固定安装在支撑框架顶部上，伞绳一端与拉绳传感器拉绳连接，一端由跳伞员操纵，拉绳传感器连接所述虚拟现实装置，并将产生的信号传递软件系统，控制场景中降落伞的运动轨迹；
所述直线运动机构用于根据所述软件系统的控制进行前后运动；
所述背带系统连接所述直线运动机构，包括吊带和弹簧阻尼器，弹簧阻尼器于跳出后自由落体的缓冲以及模拟伞张开后的拉力；
所述虚拟现实装置包括图形工作站和vr眼镜，所述图形工作站用于运行所述软件系统，并将视频信号传送给所述vr眼镜；
所述风机装置用于模拟跳伞降落过程中外部风力环境，根据下降速度可以输出控制风机风量的大小，所述风机装置连接所述图形工作站；
所述可升降平台用于模拟受训者着陆体验，与所述图形工作站相连。
本发明解决其技术问题进一步的技术方案是：所述可升降平台包括降落平面和升降机构，所述降落平面连接所述升降机构，所述升降机构设置于地面上。
本发明解决其技术问题进一步的技术方案是：所述升降机构为剪叉式升降机构，为电动或液压驱动。
本发明解决其技术问题进一步的技术方案是：所述支撑框架由方管连接组成的方形结构，包括底面框架、中间框架、顶面框架及立柱组成，立柱与框架采用插入式结构然后螺栓连接。
本发明解决其技术问题进一步的技术方案是：所述直线运动机构包括移动架、滚轮、导轨、电推杆，所述导轨设置于所述顶面框架上，所述滚轮设置于所述移动架上，所述移动架设置于所述导轨上，所述电推杆一端连接所述顶面框架，另一端连接所述移动架。
本发明解决其技术问题进一步的技术方案是：所述起跳平台包括踏板和围栏，所述起跳平台用螺栓固定在支撑框架的中间框架上。
本发明解决其技术问题进一步的技术方案是：该模拟器还包括显示设备，所述显示设备连接所述图形工作站，用于教员观察受训者模拟跳伞过程。
本发明解决其技术问题进一步的技术方案是：所述vr眼镜上设有定位器，用于实现在场景中对头部的运动信息捕获，并将此信息传递给图形工作站上的软件系统，生成与头部运动相匹配的人眼对场景的观测场景。
本发明解决其技术问题进一步的技术方案是：所述风机装置包括两个变频风机，两个所述的变频风机分别设置于所述降落平面的角落。
伞兵跳伞训练模拟器进行模拟训练的方法，该方法包括以下步骤：
s1.受训人员佩戴vr眼镜，从登高梯爬上所述起跳平台，压力传感器接收压力信号，并将压力信号反馈给虚拟现实装置上运行的软件系统；
s2.受训人员连接背带系统，背带系统反馈信号给软件系统，软件系统生成跳伞准备完成后视觉景象，并传输给vr眼镜；
s3.受训人员根据指示从起跳平台跳下，压力传感器监测到压力消失，反馈给软件系统，软件系统模拟离开飞机的视觉景象并传输给vr眼镜，软件系统控制风机装置产生于视觉景象、相配的风力环境和直线运动机构相适应的前后运动；
s4.受训人员根据视觉景象和风通过操纵系统调整姿势，并反馈给软件系统，软件系统生成相适应的视觉景象、相配的风力环境和直线运动机构相适应的前后运动；
s5.当软件系统产生着路的视觉景象，受训人员同时拉紧伞绳，并将信号反馈给软件系统；
s6.软件系统控制所述可升降降落平台按照不同的速度升起，模拟着路过程。
通过采用上述技术手段，本发明取得以下有益效果：
1.通过压力传感器，触发软件系统，完美模拟离开飞机；
2.通过操纵系统，触发软件系统，完美模拟自由下落、开伞，并通过直线运动机构和风机装置产生真是的触感；
3.通过可升降降落平台模拟着路过程，完成跳伞过程的全部模拟；
4.通过对跳伞过程中整个模拟，相较于部分模拟训练效果更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是伞兵跳伞训练模拟器的一种立体结构示意图；
图2是图1的正视图；
图中具体附图标记如下：
1、支撑框架；11、底面框架；12、中间框架；13、顶面框架；14、立柱；2、登高梯；3、起跳平台；31、踏板；32、围栏；4、操纵系统；41、伞绳；42、拉绳传感器；5、直线运动机构；51、移动架；52、电推杆；6、背带系统；61、吊带；62、弹簧阻尼器；7、可升降降落平台；71、降落平面；72、升降机构；8、虚拟现实装置；81、图形工作站；9、风机装置；91、变频风机；10、显示设备。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。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。
一种伞兵跳伞训练模拟器，参考附图1-2所示，该模拟器包括支撑框架1、登高梯2、起跳平台3、操纵系统4、直线运动机构5、背带系统6、可升降降落平台7、虚拟现实装置8、风机装置9及软件系统；
所述登高梯2设连接所述支撑框架1，用于受训人员登上所述起跳平台3；
所述起跳平台3设置与所述支撑框架1上，用于模拟飞机跳伞门，且所述起跳平台3上设有压力传感器，所述压力传感器连接所述虚拟现实装置8，用于触发软件系统；
所述操纵系统4用于产生对降落伞模拟操纵的信号，包含两套伞绳41和拉绳传感器42，拉绳传感器42固定安装在支撑框架1顶部上，伞绳41一端与拉绳传感器42拉绳连接，一端由跳伞员操纵，拉绳传感器42连接所述虚拟现实装置8，并将产生的信号传递软件系统，控制场景中降落伞的运动轨迹；伞绳41拉动幅度越大，视景中降落伞的转动幅度越大，拉动幅度越小，转动幅度越小；
所述直线运动机构5用于根据所述软件系统的控制进行前后运动；
所述背带系统6连接所述直线运动机构5，包括吊带61和弹簧阻尼器62，弹簧阻尼器于跳出后自由落体的缓冲以及模拟伞张开后的拉力；
所述虚拟现实装置8包括图形工作站81和vr眼镜，所述图形工作站81用于运行所述软件系统，并将视频信号传送给所述vr眼镜；
所述风机装置9用于模拟跳伞降落过程中外部风力环境，根据下降速度可以输出控制风机风量的大小，所述风机装置9连接所述图形工作站81；
所述可升降平台用于模拟受训者着陆体验，与所述图形工作站81相连。
通过压力传感器，触发软件系统，完美模拟离开飞机；通过操纵系统4，触发软件系统，完美模拟自由下落、开伞，并通过直线运动机构5和风机装置9产生真是的触感；通过可升降降落平台7模拟着路过程，完成跳伞过程的全部模拟；通过对跳伞过程中整个模拟，相较于部分模拟训练效果更好。
作为优选方案，所述可升降平台包括降落平面71和升降机构72，所述降落平面71连接所述升降机构72，所述升降机构72设置于地面上。
作为优选方案，所述升降机构72为剪叉式升降机构72，为电动或液压驱动。
作为优选方案，所述支撑框架1由方管连接组成的方形结构，包括底面框架11、中间框架12、顶面框架13及立柱14组成，立柱14与框架采用插入式结构然后螺栓连接。
作为优选方案，所述直线运动机构5包括移动架51、滚轮、导轨、电推杆52，所述导轨设置于所述顶面框架13上，所述滚轮设置于所述移动架51上，所述移动架51设置于所述导轨上，所述电推杆52一端连接所述顶面框架13，另一端连接所述移动架51。
作为优选方案，所述起跳平台3包括踏板31和围栏32，所述起跳平台3用螺栓固定在支撑框架1的中间框架12上。
作为优选方案，该模拟器还包括显示设备10，所述显示设备10连接所述图形工作站81，用于教员观察受训者模拟跳伞过程。
作为优选方案，所述vr眼镜上设有定位器，用于实现在场景中对头部的运动信息捕获，并将此信息传递给图形工作站81上的软件系统，生成与头部运动相匹配的人眼对场景的观测场景。定位器实现在场景中对头部的运动信息捕获，并将此信息传递给图形工作站81上的视景程序，生成与头部运动相匹配的人眼对场景的观测场景。
作为优选方案，所述风机装置9包括两个变频风机91，两个所述的变频风机91分别设置于所述降落平面71的角落，风向吹向跳伞员面部。
伞兵跳伞训练模拟器进行模拟训练的方法，该方法包括以下步骤：
s1.受训人员佩戴vr眼镜，从登高梯2爬上所述起跳平台3，压力传感器接收压力信号，并将压力信号反馈给虚拟现实装置8上运行的软件系统；
s2.受训人员连接背带系统6，背带系统6反馈信号给软件系统，软件系统生成跳伞准备完成后视觉景象，并传输给vr眼镜；
s3.受训人员根据指示从起跳平台3跳下，压力传感器监测到压力消失，反馈给软件系统，软件系统模拟离开飞机的视觉景象并传输给vr眼镜，软件系统控制风机装置9产生于视觉景象、相配的风力环境和直线运动机构5相适应的前后运动；
s4.受训人员根据视觉景象和风通过操纵系统4调整姿势，并反馈给软件系统，软件系统生成相适应的视觉景象、相配的风力环境和直线运动机构5相适应的前后运动；
s5.当软件系统产生着路的视觉景象，受训人员同时拉紧伞绳41，并将信号反馈给软件系统；
s6.软件系统控制所述可升降降落平台7按照不同的速度升起，模拟着路过程。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。