一种运动目标跟踪模拟训练评估及分析系统及仿真平台

本发明涉及模拟仿真领域，特别涉及一种运动目标跟踪模拟训练评估及分析系统及运动目标跟踪操控仿真平台。

背景技术：

1、在导弹系统研制过程以及现代航空武器试验中，迅速准确地捕获跟踪运动目标是测量飞行目标各项弹道参数的首要条件。而光电经纬仪是用于光电跟踪测量的重要设备，同时具备实时监测和自动跟踪的功能。由于在技术上还很难实现有效的自动跟踪，所以靶场试验中仍以操作手手动跟踪为主。目前飞行试验的目标成本日趋增大，如何低成本而又高效率地完成操作手的训练具有重要的实际应用价值。预先仿真操作手对运动目标的跟踪情况以及对操作手跟踪效果的评价逐渐成为了研究热点，可为日常飞行训练评估、新武器飞行测试等民用、军用领域提供一种有效的手段，具有重要的意义。

2、光电经纬仪是靶场光学测量中应用最广泛的设备，每个基地任务类型与任务量又有很大区别。在日常训练中，提高仿真程度、使其接近实战应用，并在训练结束后对训练结果进行评估，将会提高操作手的业务水平，达到满足任务需要的目的。目前国内还缺少专门的针对性训练器材，急需研制一套专门训练系统来满足训练操作手的要求，有效地提高操作手的跟踪水平。针对上述需求也有很多相关的解决方案。

3、张勇.光电经纬仪虚拟测试仿真与评估技术研究[d].四川:中国科学院光电技术研究所,2009.搭建了虚拟测试评估平台体系结构，提出了一种基于虚拟环境的光电经纬仪虚拟仿真测试方法。针对虚拟测试场景仿真需求，主要研究测试场景目标仿真建模和场景图像仿真方法。通过对目标运动特征设计与仿真相对于具体应用的独立性分析，提出了基于运动学的虚拟目标运动轨迹和姿态的数据建模方法，摒弃了基于动力学的目标运动特征仿真方法。针对虚拟测试评估需求，主要研究基于上述仿真方案的系统及算法相关性能评估指标体系、不同应用条件下的评估方法。

4、胡林亭,李佩军,李大伟,等.视频信号注入式光电经纬仪跟踪性能评估方法[j].光子学报,2021,50(12):98-105.doi:10.3788/gzxb20215012.1212003.基于传统光信号注入式测试方法的优点,提出了一种改进的视频信号注入式测试方法.首先,根据目标在测试过程中的规划运动轨迹,计算目标与经纬仪光轴之间的空间映射关系,生成相应的目标图像和场景图像,并由目标模拟器投射到光电经纬仪,从而建立目标和场景图像数据库；其次,根据每次测量时刻目标空间位置和目标与经纬仪光轴之间空间映射关系,调用图像数据库中目标图像和场景图像,并根据目标的相对运动速度对目标图像进行模糊处理,再与场景图像融合注入到经纬仪的视频处理器中,实现经纬仪在无延迟信号注入条件下的跟踪性能测试。

5、光电经纬仪具有测量精度高、抗干扰能力强等优势，为武器弹道检测及航空航天飞行设备的评估提供了可靠的测量数据。但外场训练耗资巨大，难以反复多次的进行训练；训练数据十分有限，训练成本高昂；部分仿真系统精度比较低或平台复杂运算成本高，且不具备专业的评估系统。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例中提供一种运动目标跟踪模拟训练评估及分析系统以及运动目标跟踪操控仿真平台。

2、第一方面，本发明实施例中提供一种运动目标跟踪模拟训练评估及分析系统，包括信息综合单元、光学图像采集设备、视频分配器、仿真训练单元、评估单元、数据分析单元以及数据库；

3、所述信息综合单元，用于连接光电经纬仪，接收并转发所述光电经纬仪的操作数据，所述操作数据包括编码器值、目标距离；

4、所述光学图像采集设备，用于采集光电经纬仪的图像数据，所述图像数据用于确定所述光电经纬仪的位姿信息，所述位姿信息包括方位角、俯仰角；

5、所述视频分配器，用于接收并转发所述光学图像采集设备采集的图像数据；

6、所述仿真训练单元，用于根据所述信息综合单元转发的操作数据和所述视频分配器转发的图像数据进行运用目标的仿真叠加和跟踪训练；

7、所述评估单元，用于所述仿真训练单元的跟踪训练产生的仿真数据生成的训练结果文件，对运动目标跟踪情况进行评分，将训练结果文件与评分存储到所述数据库；

8、所述数据分析单元，用于根据所述数据库中的训练结果文件和评分进行分析得到训练情况的综合评分并提供相应的训练方案。

9、作为一种可选的方案，还包括学员管理单元，用于学员输入基本信息以及在仿真训练结束生成相应的训练信息，所述基本信息包括姓名、编号中任一种，所述训练信息包括仿真训练起止时间、弹道信息、仿真目标类型、脱靶量中任一种。

10、作为一种可选的方案，所述评估单元具体用于以仿真训练系统生成的训练结果文件为数据输入，按照不同的算法模型，对弹道难度、跟踪误差、跟踪平稳度、跟踪相对时间、总体跟踪效果进行精确评分，以实现对学员的训练情况进行综合评价。

11、作为一种可选的方案，所述数据库采用mysql数据库管理系统。

12、作为一种可选的方案，所述数据库包括训练文件加载区、评估结果显示区和数据库信息显示区；

13、所述训练文件加载区，用于加载仿真训练系统生成的训练结果文件，通过训练结果评估操作对训练结果文件进行评估，按照不同的算法模型，依次对弹道难度、跟踪误差、跟踪平稳度、跟踪相对时间、总体跟踪效果进行精确评分；

14、所述评估结果显示区，用于提供训练结果评估操作入口，对训练结果文件进行评估，评估结束后显示评分结果，对学员的多次训练成绩进行存档；

15、所述数据库信息显示区，用于提供数据库存入操作入口并将数据存入数据库，对学员的多次训练成绩进行存档，并对存档结果进行显示，并可输入学员编号和时间进行数据查询，并支持将员的训练成绩导出。

16、作为一种可选的方案，所述数据分析单元具体用于：

17、读取数据库中某个学员的训练数据，包括学生姓名、学号、跟踪训练次数、单次跟踪训练时间、弹道速度、加速度的值、训练过程中学员单杆操作幅度、目标中心位置与视场中心位置的偏差统计量、脱靶量帧间变化量数据；

18、启动数据分析进程；

19、设置数据采集中断处理程序，配置数据采集缓冲区和数据分析缓冲区，所述数据采集缓冲区存储固定学员的训练数据，存满之后将所有数据复制到所述分析缓冲区进行分析；数据采集缓冲区继续存入新的学员的训练数据，之前存入的数据单元被重新存入的数据单元覆盖，分析并计算各数据帧的数据特征；

20、将所述数据特征与存储单元中的分类特征库进行比对，确定动作类别、学员状态、跟踪情况；

21、形成数据记录并存入存储单元；

22、用智能数据处理方法对每组数据进行分析，将分析结果存入数据库中根据分析结果制定相应地训练方案培养学员。

23、作为一种可选的方案，所述数据库基于visual studio 2010环境使用c++语言调用数据库函数进行数据库数据显示操作。

24、作为一种可选的方案，所述数据库使用navicat premium查看数据对数据综合情况统计，利用navicat premium数据库管理工具管理跟踪训练的资料和综合统计跟踪训练结果。

25、第二方面，本发明实施例中提供一种运动目标跟踪操控仿真平台，包括如上述的运动目标跟踪模拟训练评估及分析系统和光电经纬仪，所述光电经纬仪与所述运动目标跟踪模拟训练评估及分析系统电连接。

26、本发明实施例中提供的运动目标跟踪模拟训练评估及分析系统及仿真平台，包括信息综合单元、光学图像采集设备、视频分配器、仿真训练单元、评估单元、数据分析单元以及数据库，以仿真训练系统生成的训练结果文件为数据输入，用于根据学员的目标跟踪情况进行客观评价打分，采用串行工作模式共用一套硬件平台，不存在硬件访问冲突，平台移植性强，当学员进行目标跟踪后，还根据学员的目标跟踪情况进行客观评价打分，实现对学员的训练情况评价，并通过建立mysql数据库将学员的多次训练数据以及成绩进行存档，并利用大数据库分析学员训练数据,综合统计学员操作习惯、心理状态、跟踪训练结果，从而改善训练效果，且使用方便、成本低廉、效果良好。