[發(fā)明專利]基于數(shù)字孿生的AR單兵與機器人混編作戰(zhàn)系統(tǒng)及其方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010910620.4
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112150635A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張晶晶;趙本發(fā);李瑩;高玉水
• 申請（專利權(quán)）人: 北京捷安申謀軍工科技有限公司
• 主分類號: G06T19/00
• 分類號: G06T19/00;G06F3/01;F41H11/00
• 代理公司: 石家莊中和昇知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 13145
• 代理人: 付會平

本發(fā)明公開了一種基于數(shù)字孿生的AR單兵與機器人混編作戰(zhàn)系統(tǒng)及其方法，所述系統(tǒng)包括：地面作戰(zhàn)機器人；AR顯示設(shè)備，能夠構(gòu)建AR三維立體虛擬空間，虛實融合顯示真實戰(zhàn)場環(huán)境、人員裝備和虛擬目標(biāo)，對虛擬3D地面作戰(zhàn)機器人進(jìn)行交互操作，能夠顯示AR電子沙盤，對戰(zhàn)場態(tài)勢進(jìn)行顯示；穿戴設(shè)備，通過數(shù)據(jù)鏈與地面作戰(zhàn)機器人實時通信，并與AR顯示設(shè)備連接；以及AR應(yīng)用系統(tǒng)，用于將地面作戰(zhàn)機器人及真實戰(zhàn)場環(huán)境快速構(gòu)建為AR三維立體虛擬空間，實現(xiàn)3D地面作戰(zhàn)機器人對單個或多個真實地面作戰(zhàn)機器人的“領(lǐng)頭羊”功能。本發(fā)明以穿戴式的AR眼鏡替代手持式的操控設(shè)備，可解放操控手的雙手，方便操控手迅速轉(zhuǎn)換任務(wù)角色，使用步槍等武器進(jìn)行戰(zhàn)斗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及未來地面智能作戰(zhàn)技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種基于數(shù)字孿生的AR單兵與機器人混編作戰(zhàn)系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

未來的輕型高機動作戰(zhàn)，以無人化作戰(zhàn)、集群作戰(zhàn)等先進(jìn)作戰(zhàn)理念為核心，以無人技術(shù)、人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的有人作戰(zhàn)系統(tǒng)與無人作戰(zhàn)系統(tǒng)共同編組、協(xié)同作戰(zhàn)已經(jīng)成為未來戰(zhàn)爭發(fā)展的必然趨勢。

從公開報道資料看，Six3公司設(shè)計、開發(fā)和驗證具有人類和機器人協(xié)同作戰(zhàn)能力的“聯(lián)合兵種班”的系統(tǒng)原型，“將把人類與無人操縱裝備、無所不在的通信和信息，以及各種領(lǐng)域的先進(jìn)作戰(zhàn)能力結(jié)合起來，以便在日益復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境中最大限度提高一個班的戰(zhàn)斗水平”。“機器人與自主系統(tǒng)戰(zhàn)略”將機器人和自主系統(tǒng)嵌入到作戰(zhàn)隊形中，其遠(yuǎn)期目標(biāo)(2030-2040年)不局限于單個機器人各自為戰(zhàn)，當(dāng)小型機器人無法靠個體能力完成某項任務(wù)時，通過合作、組合等方式繼續(xù)推動任務(wù)完成。

地面作戰(zhàn)機器人由操控手通過便攜式無線電遙控設(shè)備的操作桿和面板部件控制機器人的行軍、偵察、排雷、排爆、救援和精確射擊等作戰(zhàn)任務(wù)；遙控設(shè)備的高亮度顯示屏用于顯示機器人光電設(shè)備的光學(xué)圖像，其偵察圖像和數(shù)據(jù)，可自動或半自動上傳至指揮員；地面作戰(zhàn)機器人的程序控制裝置可按路徑規(guī)劃進(jìn)行自主行進(jìn)、自動圖像識別與跟蹤。其主要缺陷及不足有：

1)便攜式操控設(shè)備有一定的體積和重量，且其攜帶和手持操作占用了操控手的雙手，不利于操控手迅速轉(zhuǎn)換任務(wù)角色，如使用步槍等武器進(jìn)行戰(zhàn)斗；

2)便攜式操控設(shè)備受體積和重量的限制，其顯示屏很小，不便于操控手進(jìn)行圖像觀察、目標(biāo)識別與跟蹤，也不便于進(jìn)行戰(zhàn)場態(tài)勢顯示和地面作戰(zhàn)機器人的路徑規(guī)劃等；

3)便攜式操控設(shè)備顯示屏只能顯示二維圖像，不能顯示三維電子沙盤等立體圖像，不能構(gòu)建虛擬三維立體空間，進(jìn)行三維立體虛擬環(huán)境的地面作戰(zhàn)機器人操控技能訓(xùn)練、作戰(zhàn)方案推演和作戰(zhàn)指揮訓(xùn)練等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種基于數(shù)字孿生的AR單兵與機器人混編作戰(zhàn)系統(tǒng)及其方法，以解決背景技術(shù)中指出的缺陷，以將具有三維虛擬圖像顯示和手勢識別控制功能的AR眼鏡替代地面作戰(zhàn)機器人的便攜式無線電遙控裝備，以在AR眼鏡構(gòu)建的虛擬三維立體空間進(jìn)行地面作戰(zhàn)機器人的行軍、偵察、排雷、排爆、救援和精確射擊等作戰(zhàn)任務(wù)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

基于數(shù)字孿生的AR單兵與機器人混編作戰(zhàn)系統(tǒng)，包括：

地面作戰(zhàn)機器人，能夠伴隨行軍，能夠前出偵察、作戰(zhàn)或執(zhí)行其他任務(wù)；

AR顯示設(shè)備，能夠構(gòu)建AR三維立體虛擬空間，虛實融合顯示真實戰(zhàn)場環(huán)境、人員裝備和虛擬目標(biāo)，對虛擬3D地面作戰(zhàn)機器人進(jìn)行交互操作，能夠顯示AR電子沙盤，對戰(zhàn)場態(tài)勢進(jìn)行顯示；

穿戴設(shè)備，通過數(shù)據(jù)鏈與地面作戰(zhàn)機器人實時通信，接收地面作戰(zhàn)機器人的運行參數(shù)，并與AR顯示設(shè)備連接；所述穿戴設(shè)備能夠?qū)Σ倏厥诌M(jìn)行導(dǎo)航定位，并在AR電子沙盤上實時標(biāo)繪；以及