[發明專利]一種電子戰裝備虛擬操作訓練系統及其訓練方法

有效

• 申請號: 201910902910.1
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110827598B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 許士敏;吳微露;儲飛黃;李昂;俞紅兵;王江;耿緒創;杜偉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司 11544
• 代理人: 黃晶晶

1.一種電子戰裝備虛擬操作訓練系統，其特征在于，包括高性能計算機和參訓者VR硬件設備，所述高性能計算機配置高性能硬件，預裝操作系統，安裝數據庫、模型庫和設備庫資料，為VR訓練提供所需基礎資源；所述高性能計算機作為基于VR的電子戰裝備虛擬操作訓練平臺的計算中心，安裝定制開發的電子戰虛擬操作訓練軟件；所述操作訓練軟件主要包括電子戰裝備3D虛擬建模軟件模塊、電子戰裝備認知訓練軟件模塊和電子戰裝備操作訓練軟件模塊；電子戰裝備虛擬操作訓練系統通過高性能計算機實現人機交互，將虛擬訓練內容流暢輸出到VR頭顯，使得參訓人員實時感知到訓練內容，通過VR外部接口設備的操作與之互動，實現裝備虛擬訓練，所述VR硬件設備主要包括VR頭盔和VR數據手套；所述VR頭盔能營造逼真的視覺環境，單眼擁有高清分辨率，頭盔內部配有陀螺儀傳感器、近紅外CMOS傳感器、激光定位、加速度計設備，使虛擬場景自然、真實；所述VR數據手套實現參訓者的動作捕捉，是對參訓者動作位移的反饋和掃描；利用先進的紅外慣性跟蹤裝置，運用外部跟蹤方式，采用USB或無線形式進行實時跟蹤定位，由神經元、距離傳感器、慣性跟蹤掃描設備組成，所述操作訓練軟件主要包括電子戰裝備3D虛擬建模軟件模塊、電子戰裝備認知訓練軟件模塊和電子戰裝備操作訓練軟件模塊，所述電子戰裝備3D虛擬建模軟件包括裝備車體建模模塊、機柜設備建模模塊、分機設備建模模塊和附屬設備建模模塊，根據裝備訓練需要建立相應的虛擬環境模型，所述電子戰裝備認知訓練軟件包括抽象概念展示軟件模塊、理論知識學習軟件模塊、裝備結構認知軟件模塊和分機拆解認知軟件模塊；抽象概念展示軟件模塊通過VR技術手段，可以形象生動地展示電子戰領域一些復雜、抽象、難以理解的概念、信號工作過程和作戰效果，將電磁波無形的工作過程實化，直觀、全面、充分地展示教學內容，便于參訓者掌握電子戰基礎知識；理論知識學習軟件模塊通過VR技術手段實現電子戰裝備的基礎理論、裝備工作原理、裝備結構組成、裝備戰技指標內容的學習；裝備結構認知軟件模塊主要通過VR技術手段，形象生動地將電子戰裝備整體外觀、內部結構，方便進行三維展示，可以將裝備整機、分機、模塊的面板設置為透明，以便讓學生更加直觀地觀察、認識內部結構；分機拆解認知軟件模塊主要通過VR技術手段，實現對分機模塊進行拆解，方便進行三維展示與交互操作，可以在虛擬裝備內部標注信息流、工作流輔助信息，極大地豐富裝備教學內容，提升教學效果，高效完成裝備認知訓練任務，所述電子戰裝備操作訓練軟件包括附屬設備操作軟件模塊、分機面板操作軟件模塊、系統流程操作軟件模塊和席位軟件操作軟件模塊；附屬設備操作軟件模塊通過VR技術手段實現電源、配電柜、通信設備的開關機操作；分機面板操作軟件模塊通過VR技術手段實現虛擬分機面板鍵盤布局，按鍵響應，信息顯示均與實際設備面板一致；系統流程操作軟件模塊通過VR技術手段實現設備的工作場景逼真，軟件界面、操作步驟、信息顯示、信號流程、系統響應都與具體型號設備一致，并且具有較好的人機交互功能；席位軟件操作軟件模塊通過VR技術手段實現用戶操作席位軟件功能，其軟件操作界面、軟件響應都與具體型號設備一致。

2.一種電子戰裝備虛擬操作訓練系統的訓練方法，其特征在于，用于權利要求1所述的電子戰裝備虛擬操作訓練系統的訓練，包括以下步驟：步驟1，電子戰裝備虛擬建模首先需要對電子戰裝備內部、外部設備的建模，完成基礎仿真場景的搭建；步驟2，電子戰裝備虛擬建模其次主要實現真實裝備的內部功能仿真與建模，完成裝備功能模擬與仿真；步驟3，電子戰裝備虛擬建模還要實現訓練場景搭建和裝備功能層面的仿真，從而為訓練提供逼真的內外作業環境；步驟4，電子戰裝備認知訓練軟件實現電子戰抽象概念展示、理論知識學習、裝備結構認知和分機拆解認知；步驟5，電子戰裝備操作訓練軟件實現附屬設備操作、分機面板操作、系統流程操作和席位軟件操作；步驟6，參訓人員佩帶VR頭盔和VR數據手套，與電子戰裝備認知訓練軟件進行交互訓練；步驟7，參訓人員通過VR硬件設備和高性能計算機，體驗裝備訓練和身臨其境的沉浸感，并具有人員與電子戰虛擬訓練環境完善的交互能力；步驟8，參訓人員根據訓練安排或自主選擇內容，在電子戰裝備認知訓練系統中進行虛擬仿真和交互訓練；步驟9，高性能計算機一方面接收參訓人員發送的訓練指令，生成相應的訓練內容，另一方面實時采集參訓人員的操作步驟及訓練數據，保存到計算機上，供訓練分析用，從而實現電子戰裝備虛擬操作訓練。