伞降训练模拟系统及设备的制作方法

[0001]
本发明实施例涉及伞降训练技术领域，尤其涉及一种伞降训练模拟系统及设备。


背景技术：

[0002]
当前，伞降训练需要通过跳伞员搭乘飞机飞到预定高度进行实地跳伞训练，这种训练模式对于新手跳伞员来说难度过高，缺乏从地面到实地伞降的过渡阶段。此外，伞降训练过程中的难点科目在于出舱和着陆姿态，如果采用实际登机伞降的方法进行训练，由于登机起飞后需要达到一定的高度，且飞机的航空燃油也被大量消耗，导致伞降训练的周期较长，训练效率较低且训练成本较高。因此，开发一种伞降训练模拟系统及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

[0003]
针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种伞降训练模拟系统及设备。
[0004]
第一方面，本发明的实施例提供了一种伞降训练模拟系统，包括：数据管控模块，用于进行数据存储、数据交互及数据处理，与场景显示模块进行数据交互，对场景显示模块进行控制；场景显示模块，用于构造虚拟的沉浸式视觉环境；特勤处置模块，用于模拟跳伞过程中的特殊情况；环境模拟模块，用于加载天气状况及跳伞场地形。
[0005]
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的伞降训练模拟系统，还包括：综合考评模块，用于对跳伞员的跳伞训练结果进行评价。
[0006]
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的伞降训练模拟系统，所述构造虚拟的沉浸式视觉环境，包括：对跳伞的整体环境、跳伞员和伞具的操纵进行渲染，模拟跳伞员从离机、开伞、降落至着陆的全过程。
[0007]
在上述系统实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的伞降训练模拟系统，所述模拟跳伞过程中的特殊情况，包括：模拟跳伞过程中主伞打不开或主副伞同时打开的情况。
[0008]
第二方面，本发明的实施例提供了一种伞降训练模拟装置，受到如第一方面任一实施例所述的伞降训练模拟系统的控制，包括：顶部平台，用于安装伺服电机；悬挂模块，与顶部平台连接，用于吊挂跳伞员；离机姿态控制模块，与悬挂模块连接，用于控制跳伞员的离机姿态；开伞模块，设置于伞降训练模拟装置的中部，用于与悬挂模块的框架撞击，产生撞击力，采集所述撞击力并反馈至客户端；操控模块，设置于伞降训练模拟装置的下部，用于操控跳伞员转向及下落；着陆平台，用于构建跳伞员着陆时的不同地面状况。
[0009]
在上述装置实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的伞降训练模拟装置，所述悬挂模块包括：操控开伞模块，背负在跳伞员的背部，用于跳伞员操作开伞；位移传感器，用于检测悬挂模块绳索的位移变化；第一压力传感器，用于检测悬挂模块绳索的重量变化。
[0010]
在上述装置实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的伞降训练模拟装置，所
述开伞模块包括：若干气缸，用于与悬挂模块的框架撞击，产生撞击力；第二压力传感器，用于采集所述撞击力并反馈至客户端。
[0011]
在上述装置实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的伞降训练模拟装置，所述操控模块包括：操纵棒，用于受力后拉扯操纵带，产生拉力；操纵带，用于操纵滑台下落；滑台，用于带动跳伞员下落；行程传感器，用于检测跳伞员的实际行程，并将所述实际行程传送至客户端；拉力传感器，用于采集操纵棒拉扯操纵带后产生的拉力，将所述拉力传送至客户端。
[0012]
第三方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
[0013]
存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的伞降训练模拟系统。
[0014]
第四方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机实现第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的伞降训练模拟系统。
[0015]
本发明实施例提供的伞降训练模拟系统及设备，通过将软件系统与相应的硬件平台进行系统集成，可以供跳伞员对离机自由落体运动、不同的离机姿态、离机后的全部空中操作动作、跳伞过程中的特殊情况处置、跳伞后期的着陆姿态等科目进行训练，加强了对离机动作及着陆姿态等难点问题的训练针对性，有效提升了伞降训练的成果及效率，节约了伞降训练的成本。
附图说明
[0016]
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做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
[0017]
图1为本发明实施例提供的伞降训练模拟系统结构示意图；
[0018]
图2为本发明实施例提供的另一伞降训练模拟系统结构示意图；
[0019]
图3为本发明实施例提供的悬挂模块结构示意图；
[0020]
图4为本发明实施例提供的离机姿态控制模块实现的常规姿态离机效果示意图；
[0021]
图4a为本发明实施例提供的离机姿态控制模块实现的大姿态离机效果示意图；
[0022]
图5为本发明实施例提供的开伞模块结构示意图；
[0023]
图6为本发明实施例提供的操控模块结构示意图；
[0024]
图7为本发明实施例提供的着陆平台结构示意图；
[0025]
图8为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
[0026]
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员
在没有做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。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0027]
软件系统可以采用unreal engine 4进行开发，在场景细节度、大型场景表现上较原跳伞训练模拟系统重大提升，可提供12米自由落体下落、大张力开伞体感模拟、大行程开伞后操控、2米的着陆冲击力。软件系统可以完整模拟准备离机、离机、开伞、操纵、着陆、考核等跳伞训练全过程，可以模拟飞机、降落伞、天候、开伞气流、环境声音、离机自由落体运动、开伞冲击力、着陆冲击力、着陆场环境等跳伞全要素，为跳伞员提供接近于真实的跳伞环境，帮助跳伞员熟练掌握跳伞方法与技能。基于这种思路，本发明实施例提供了一种伞降训练模拟系统，参见图1，该系统包括：数据管控模块，用于进行数据存储、数据交互及数据处理，与场景显示模块进行数据交互，对场景显示模块进行控制；场景显示模块，用于构造虚拟的沉浸式视觉环境；特勤处置模块，用于模拟跳伞过程中的特殊情况；环境模拟模块，用于加载天气状况及跳伞场地形。
[0028]
具体地，数据管控模块是一站式伞降训练模拟系统的信息与控制中枢，由高性能计算机、数据库系统和应用软件等构成，负责数据存储、交互、处理等功能，并且通过网络模块与客户端场景显示模块进行数据交互，并进行相应控制。环境模拟模块加载天气状况及跳伞场地形后，使之更加接近于现实中的跳伞环境。
[0029]
参见图2，基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的伞降训练模拟系统，还包括：综合考评模块，用于对跳伞员的跳伞训练结果进行评价。具体地，综合考评模块在跳伞员模拟跳伞训练综合考评指标体系的基础上，基于数据管控模块所提供的数据信息，可对训练结果进行人为主观评价或系统自动评价。
[0030]
基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的伞降训练模拟系统，所述构造虚拟的沉浸式视觉环境，包括：对跳伞的整体环境、跳伞员和伞具的操纵进行渲染，模拟跳伞员从离机、开伞、降落至着陆的全过程。具体地，场景显示模块主要采用虚拟现实技术，并结合先进的实时三维渲染引擎，对跳伞的整体环境以及跳伞员和降落伞的操纵进行实时渲染，给跳伞员提供一个完全虚拟的沉浸式视觉环境，跳伞员通过配戴vr眼镜，能够完整的模拟从离机、开伞、降落、直至着陆的全过程。
[0031]
基于上述系统实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的伞降训练模拟系统，所述模拟跳伞过程中的特殊情况，包括：模拟跳伞过程中主伞打不开或主副伞同时打开的情况。
[0032]
本发明实施例提供的伞降训练模拟系统可以集成在客户端和服务器端，能够实现基于空气动力学的跳伞流程，客户端需要分别实现正常跳伞流程，多种特殊情况处置跳伞流程，能够根据服务端设置，动态的加载相应的机型和伞型，模拟多种天气，同时能够动态加载真实的三维地景，并且实现跳伞训练成绩的考核评估。软件完整的实现在跳伞流程中各个伞降元素的设置，基于数据库技术，服务器端能完整的记录每个批次跳伞的数据，方便随时查询。
[0033]
本发明实施例提供的伞降训练模拟系统，通过将若干软件模块进行系统集成，可
以供跳伞员对离机自由落体运动、不同的离机姿态、离机后的全部空中操作动作、跳伞过程中的特殊情况处置、跳伞后期的着陆姿态等科目进行训练，加强了对离机动作及着陆姿态等难点问题的训练针对性，有效提升了伞降训练的成果及效率，节约了伞降训练的成本。
[0034]
与软件系统对应的是硬件装置，硬件装置高15米，长宽4米；临时中控室长4米、宽3米、高3.5米；中控台长1.71米、宽0.9米，高0.75米，硬件装置包括了坚固牢靠的主体结构和稳定即时的传感器，能够为跳伞员提供稳定可靠的伞降体验，同时也增强了训练时的体感，增强了跳伞训练的真实性。基于这种思想，本发明实施例提供了一种伞降训练模拟装置，受到如前述系统实施例中任一系统实施例所述的伞降训练模拟系统的控制，该装置包括：顶部平台，用于安装伺服电机；悬挂模块，与顶部平台连接，用于吊挂跳伞员；离机姿态控制模块，与悬挂模块连接，用于控制跳伞员的离机姿态；开伞模块，设置于伞降训练模拟装置的中部，用于与悬挂模块的框架撞击，产生撞击力，采集所述撞击力并反馈至客户端；操控模块，设置于伞降训练模拟装置的下部，用于操控跳伞员转向及下落；着陆平台，用于构建跳伞员着陆时的不同地面状况。其中，顶部平台主要用于伺服电机的安装固定，平台由钢结构制作，配有护栏，方便安装与维修、保养，伺服电机装有防护罩，便于户外使用，起到防尘、防雨水等作用。伺服电机装有安全升降索，连接于跳伞员背带系统上。在跳伞员自由落体的过程中，伺服电机不工作，当悬挂框架撞击气缸时，伺服电机控制安全升降绳索下落，保障人员在框架撞击过程中，对人员悬挂绳索脱扣、断裂等状态起辅助保护作用，同时具备悬挂框架复位功能。
[0035]
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的伞降训练模拟装置，所述悬挂模块包括：操控开伞模块，背负在跳伞员的背部，用于跳伞员操作开伞；位移传感器，用于检测悬挂模块绳索的位移变化；第一压力传感器，用于检测悬挂模块绳索的重量变化。悬挂模块的形状可以参见图3中的悬挂模块301。悬挂模块301主要用于吊挂训练人员(即跳伞员)，悬挂框架与桁架主体四条滑轨相连接，滑轨控制下落时悬挂系统不发生位移，保障训练人员垂直下落。悬挂模块上装有操控开伞模块、位移传感器、第一压力传感器，当训练人员跳离离机平台时，位移传感器检测悬挂模块上绳索的位移变化，同时第一压力传感器检测悬挂绳索重量变化，控制悬挂框架与滑轨解锁。
[0036]
离机姿态控制模块的作动情况可以参见图4及图4a。当训练人员跳离平台时，可实现常规姿态离机，如图4所示。也可通过悬挂训练人员身上不同的固定点进行大姿态离机，如图4a所示。悬挂模块通过锁定装置来控制训练人员的离机姿态。当锁定装置不干预人员姿态时，训练人员离机后为常规姿态，如图4所示；当锁定装置干预人员姿态时，可通过收缩训练人员腰部、腿部固定点形成大姿态离机，如图4a所示。也可通过锁定装置在下落过程中对人体固定点的收缩变化，实现训练人员降落时发生挂树、落屋顶等跳伞特情中的人员形态变化。
[0037]
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的伞降训练模拟装置，所述开伞模块包括：若干气缸，用于与悬挂模块的框架撞击，产生撞击力；第二压力传感器，用于采集所述撞击力并反馈至客户端。开伞模块可以参见图5，开伞模块501由四个气缸(每个均与气缸502相同)及第二压力传感器构成。悬挂模块框架由顶端自由落体撞击四个气缸，通过调整四个气缸实现不同的撞击力，撞击四个气缸后第二压力传感器同时工作，将信息反馈给客户端。
[0038]
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的伞降训练模拟装置，所述操控模块包括：操纵棒，用于受力后拉扯操纵带，产生拉力；操纵带，用于操纵滑台下落；滑台，用于带动跳伞员下落；行程传感器，用于检测跳伞员的实际行程，并将所述实际行程传送至客户端；拉力传感器，用于采集操纵棒拉扯操纵带后产生的拉力，将所述拉力传送至客户端。操控模块可以参见图6，操控模块601由行程传感器602、拉力传感器、滑台603、操纵带、操纵棒构成，当客户端接收到开伞系统压力传感器信息后，启动滑台603，通过训练人员操作操纵棒、操纵带，控制人体转向及滑台603的下落。
[0039]
参见图7，基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的伞降训练模拟装置，还包括：着陆平台可为沙箱701，也可为水箱702。水箱702为固定式，沙箱701为可移动式，平时训练沙箱701放置于着陆平台，当需要水上项目训练时，将沙箱701抽离着陆平台后即可实现水上降落。在训练人员操控降落伞着陆时，通过训练人员的操作信息着陆平台调整滑台的角度，开启解脱锁具装置，实现训练人员着陆时的多种着陆角度。
[0040]
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的伞降训练模拟装置，还包括：监控系统，部署在离机平台、自由落体中段、开伞模块及着陆平台位置，主要是在不同的阶段拍摄训练人员既定动作情况。
[0041]
基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的伞降训练模拟装置，还包括：数据中心，由服务器控制端和地面监视端构成，服务器控制端主要用于对训练信息的配置，包括地理、机型、伞型、气候、特殊情况处置、着陆场配置等信息的处理，设置训练目标，对训练结果进行评定。地面监视端主要用于采集跳伞员在跳伞过程中的图片，为后续的训练效果的考核评估提供依据。
[0042]
本发明实施例提供的伞降训练模拟装置，通过将软件系统与相应的硬件平台进行系统集成，可以供跳伞员对离机自由落体运动、不同的离机姿态、离机后的全部空中操作动作、跳伞过程中的特殊情况处置、跳伞后期的着陆姿态等科目进行训练，加强了对离机动作及着陆姿态等难点问题的训练针对性，有效提升了伞降训练的成果及效率，节约了伞降训练的成本。
[0043]
本发明实施例提供的伞降训练模拟系统及装置，可模拟运输机和直升机等伞降训练机型，并可升级增加未来新的伞降机型；可模拟圆伞、翼伞、低空伞以及后续发展等多种伞型训练环境；具有训练监测分系统、落点及操作规范评分系统、跳伞训练专家库；满足多组人员的伞降模拟训练；可模拟平原和水上等典型地形环境的跳伞训练，可根据跳伞训练和空降任务需要进行建模，系统可预置任何地域的地形图；可高精度模拟各种着陆场的地形及训练场景，着陆场图像分辨率不小于肉眼可识别的范围。
[0044]
本发明实施例的系统是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图8所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)801、通信接口(communications interface)804、至少一个存储器(memory)802和通信总线803，其中，至少一个处理器801，通信接口804，至少一个存储器802通过通信总线803完成相互间的通信。至少一个处理器801可以调用至少一个存储器802中的逻辑指令，以实现系统实施例中提供的各种系统。
[0045]
此外，上述的至少一个存储器802中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实
现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的全部系统或部分系统。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0046]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0047]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)实现各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法或系统。
[0048]
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0049]
在本专利中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括
……
"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0050]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。