[發明專利]一種虛實同步的裝備訓練模擬器

有效

• 申請號: 201310755560.3
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN104751692B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 胡志偉;朱元昌;崔浩浩;邸彥強;孟憲國;馮少沖
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍械工程學院
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種虛實同步的裝備訓練模擬器，由虛擬裝備分系統和實裝操作分系統組成，虛擬裝備分系統包括裝備的三維模型和操作案例，在仿真引擎支撐下能夠模擬裝備的各種現象和行為，實裝操作分系統包括主控計算機、操作面板和半實物控制機計算機，實裝操作分系統的現象和行為由主控計算機進行控制，同時主控計算機通過以太網接口利用Socket與虛擬裝備分系統進行通信，實現實裝操作分系統和虛擬裝備分系統的虛實同步訓練。受訓人員既能在實裝操作分系統上進行實物操作，具有較強的真實感，又能在虛擬裝備分系統中觀察到裝備所有的現象和行為，有利于對裝備形成一個完整的認知。

技術領域

本發明涉及一種針對裝備的虛擬仿真和半實物模擬相結合實現虛實同步的訓練模擬器。

背景技術

隨著技術的不斷發展，現代裝備變得越來越復雜，針對裝備的操作訓練和維修訓練往往需要借助于計算機仿真技術。其中虛擬仿真技術、模擬器技術廣泛應用于航天、航空、軍事、醫學等領域，作為對人員進行裝備操作訓練和維修訓練的重要手段。使用虛擬仿真技術為裝備建立三維模型，在仿真引擎的支撐下模擬裝備的內部結構、運行原理、操作流程等，具有直觀、成本低、易實現的特點，但是操作的真實感不強。模擬器技術是根據實際裝備按照一定比例建立的實物模擬器，在模擬器上進行操作訓練具有更強的真實感，但是受限于模擬器的制造難度和高昂的制造成本，大部分裝備很難建造全套的模擬器。因此，將虛擬仿真技術和模擬器技術結合起來，使用虛擬仿真技術為裝備建立全套的三維模型，開發操作訓練和維修訓練案例，構造虛擬裝備分系統；針對裝備的常用部件和關鍵部件建立實物模擬器，構造實裝操作分系統。虛擬裝備分系統和實裝操作分系統共同構成虛實同步的裝備訓練模擬器，從而可在有限成本的前提下，既能在實裝操作分系統上進行實物操作，具有較強的真實感，又能在虛擬裝備分系統中觀察到裝備所有的現象和行為，利于參訓人員對裝備形成一個完整的認知。

發明內容

本發明針對裝備的操作訓練提供了一種虛擬仿真和半實物操作相結合的訓練模擬器，進行操作訓練和維修訓練。

一種虛實同步的裝備訓練模擬器，由虛擬裝備分系統和實裝操作分系統組成，虛擬裝備分系統利用虛擬現實仿真軟件為裝備構建完整的三維模型，開發操作訓練和維修案例，在仿真引擎的支撐下能夠模擬裝備的各種現象和行為，使用鍵盤、鼠標、操縱桿、多點觸屏等人機交互設備進行虛擬環境下的操作訓練和維修訓練，實裝操作分系統包括主控計算機、半實物模擬的操作面板和控制機構，實裝操作分系統的現象和行為由主控計算機通過RS232/RS485接口由專用控制卡直接控制操作面板或者通過交換機經以太網口連接半實物控制計算機進行間接控制，能夠模擬裝備的基本現象和行為，同時主控計算機通過交換機經以太網接口利用Socket與虛擬裝備分系統進行通信，實現實裝操作分系統和虛擬裝備分系統的同步訓練。

附圖說明

圖1：虛實同步的裝備訓練模擬器結構示意圖

圖2：虛實同步的裝備訓練模擬器操作訓練消息序列圖

實施方式

下面對本發明的實施方式進行詳細說明。

圖1是虛實同步的裝備訓練模擬器結構示意圖。11是實裝操作分系統，111是主控計算機，112是操作面板，主控計算機通過RS232/RS485接口連接專用控制卡控制操作面板的現象和行為，113是半實物及控制計算機，主控計算機通過交換機經以太網接口利用Socket協議與半實物控制計算機通信，間接控制半實物的現象和行為，114是顯示器模塊，顯示內容由虛擬裝備分系統中的虛擬仿真系統計算機提供。12是虛擬裝備分系統，121是虛擬仿真系統計算機，122是裝備的三維模型，123是支撐虛擬仿真模擬裝備運行的仿真引擎模塊，124是控制操作邏輯和流程的操作案例模塊。

圖2是虛實同步的裝備訓練模擬器操作訓練消息序列圖。

虛實同步的裝備訓練模擬器進行的訓練由虛擬裝備分系統和實裝操作分系統共同完成，具體過程如下：