CN109243233A - 一种基于虚拟现实的防卫作战演练系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于虚拟现实的防卫作战演练系统，属于虚拟现实技术领域，旨在提供一种训练效果逼真，花费较少的防卫作战演练系统，其技术方案要点是包括处理器模块、作战场景虚拟模块、作战任务设定模块、人机交互模块、头盔显示模块。本发明公开了一种基于虚拟现实的防卫作战演练的方法，属于虚拟现实技术领域，旨在提供一种训练效果逼真，花费较少的防卫作战演练的方法，其技术方案要点是包括处理器模块、作战场景虚拟模块、作战任务设定模块、人机交互模块、头盔显示模块。通过头盔显示模块驱动头盔内的VR眼镜显示，在VR眼镜上显示作战场景；通过作战任务设定模块在虚拟作战场景中产生的预设作战任务，以便作战人员执行作战任务。

Description

一种基于虚拟现实的防卫作战演练系统及方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种基于虚拟现实的防卫作战演练系统及方法。

背景技术

虚拟现实技术（VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，其综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，在多维信息空间上创建了一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感。

目前，恐怖组织发布越来越多的恐怖袭击，虽然在国内相较于国外较为安全，但是任然需要防患于未然。此外，针对于城市内可能发生的暴乱情况也需要防患于未然。

但是，现阶段的反恐演戏的花费较大，而且很难真实的再现实际情况中可能出现的问题，对于作战人员的训练效果收效甚微。虽然目前国内也在尝试基于虚拟现实进行反恐演戏，但是更多是基于一个狭小的空间，任然无法获取现场的真实体验，对作战人员的训练效果不明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于虚拟现实的防卫作战演练系统，具有训练效果逼真，花费较少等诸多优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于虚拟现实的防卫作战演练系统，包括处理器模块、作战场景虚拟模块、作战任务设定模块、人机交互模块、头盔显示模块，其中：

所述头盔显示模块用于接收处理器模块的操作指令，并驱动头盔内的VR眼镜显示；

所述作战场景虚拟模块用于根据实际场景进行建模，以得符合实际场景的虚拟作战场景；

所述作战任务设定模块用于按照预设规则在虚拟作战场景中执行预设作战任务，并模拟虚拟作战场景中事故的发展过程；

所述人机交互模块用于接收用户的操作指令，并反馈给处理器模块进行相应的操作；

所述处理器模块用于接收人机交互模块、作战任务设定模块、作战场景虚拟模块操作指令，并驱动头盔显示模块。

通过采用上述技术方案，作战人员可通过头盔内的VR眼镜观看虚拟的作战场景，作战任务设定模块产生相应的作战任务，作战人员通过人机交互模块进行相应的操作产生操作指令发送给处理器模块，处理器模块进行相应的处理并驱动头盔显示模块显示。

进一步的，所述作战场景虚拟模块包括：

实际场景摄取单元，用于摄取实际场景的图像；

作战场景建模单元，对于摄取的实际场景图像进行建模，从而形成虚拟作战场景；

三维坐标确定单元，用于确定作战人员在虚拟作战场景的三维坐标。

通过采用上述技术方案，实际场景摄取单元摄取实际场景，作战场景建模单元对摄取的实际场景进行建模，从而形成虚拟作战场景。三维坐标确定单元用于确定作战人员在虚拟作战场景的三维坐标，以便作战任务的进行。

进一步的，所述作战任务设定模块包括：

时间机制发生单元，用于在虚拟作战场景中运行到特点时间点时，触发相应的作战任务；

场景机制发生单元，用于在虚拟作战场景的特定场景中，触发与之关联的作战任务。

通过采用上述技术方案，通过时间机制发生单元和场景机制发生单元共同触发作战任务，从而模拟战场上实际的战况，对作战人员进行更好的训练。

进一步的，所述人机交互模块包括：

眼球跟踪单元，设置在头盔显示模块内用于跟踪两眼的眼球活动，并反馈给处理器模块；

手柄控制单元，用于接收用户的操作指令并反馈给处理器模块；

语音交互单元，内置在头盔显示模块内用于接收语音信息并反馈给处理器模块。

通过采用上述技术方案，眼球追踪单元对作战人员的眼球进行追踪以便更好的进行交互；手柄操作单元用于模拟步枪等武器，并发送操作指令给处理器模块；语音交互单元既可以进行人机交互，还可以进行作战人员之间的交流。

进一步的，所述防卫作战演练系统还包括作战结果预判模块，所述作战结果预判模块包括伤情分析单元和伤情反馈单元，

所述伤情分析单元接收作战任务设定模块的操作指令，并根据三维坐标确定单元确定作战人员在作战场景中的三维坐标，从而分析作战人员的伤情情况并生成伤情反馈信息；

所述伤情反馈单元用于接收伤情分析单元的伤情反馈信息，如果作战人员处于阵亡状态，则判断作战人员出局，作战演练结束；如果作战人员处于生存状态，则开启下一个作战任务，作战任务继续执行。

通过采用上述技术方案，伤情分析单元根据作战人员在虚拟作战场景中的三维坐标，分析作战人员在作战时的受伤情况，从而生成伤情反馈信息；伤情反馈单元接收伤情反馈信息以此判断作战人员是否处于阵亡或者是生存状态。

进一步的，所述人机交互模块还包括伤情模拟单元，所述伤情模拟单元包括模拟作战服和伤情模拟子单元；

所述伤情模拟子单元用于接收伤情反馈信息，从而模拟相应的伤情信息发送给模拟作战服；

所述模拟作战服内置刺激子单元，接收伤情模拟子单元的伤情信息对受伤部位进行电刺激和液体刺激。

通过采用上述技术方案，伤情模拟子单元模拟相应的伤情信息，刺激子单元根据伤情信息对受伤部位进行电刺激和液体刺激。

本发明的另一目的在于提供一种基于虚拟现实的防卫作战演练的方法，具有能够模拟作战情况，减少花费，让作战人员更好地体验真实的作战场景的优点。

一种基于虚拟现实的防卫作战演练的方法，基于虚拟现实的防卫作战演练的方法基于上述的基于虚拟现实的防卫作战演练系统，通过头盔显示模块驱动头盔内的VR眼镜显示，在VR眼镜上显示作战场景；

通过作战任务设定模块在虚拟作战场景中产生的预设作战任务，以便作战人员执行作战任务；

作战人员通过人机交互模块执行相应的作战任务。

通过采用上述技术方案，作战人员通过头盔内的VR眼镜实现沉浸式的虚拟现场感受，作战任务设定模块生产相应的作战任务，作战人员通过人机交互模块输入相应的操作指令，进行相应的操作，完成作战任务。通过这样一套系统与方法的结合，让作战人员产生沉浸式作战体验，增强作战人员对于战场的真实感受，提升作战演练效果。

进一步的，通过实景摄取单元摄取实景区域，并通过作战场景建模单元，对于摄取的实际场景图像进行建模，从而形成虚拟作战场景。

通过采用上述技术方案，实景摄取单元摄取城市或者反恐地点的实景区域，作战场景建模单元对摄取的实际场景图像进行建模，以获得虚拟作战场景，这样作战人员便可在模拟的城市作战场景中进行演练，这样更好的提升了演练的效果。

进一步的，通过作战结果预判模块对作战人员的作战任务进行判定，如果完成当前作战任务，则开启下一个作战任务；如果作战人员处于阵亡状态，则判定作战演练结束。

通过采用上述技术方案，作战结果预判模块对作战人员的作战任务进行判定，如果完成当前作战任务则开启下一个作战任务；并结合伤情模拟单元，判定作战人员的受伤情况，当达到阵亡标准时，则判定作战演练结束。

进一步的，通过伤情模拟子单元模拟伤情信息，并通过模拟作战服内的刺激子单元对作战人员的受伤部位进行电刺激和液体刺激。

通过采用上述技术方案，模拟作战服内的刺激子单元对作战人员的受伤部位进行电刺激和液体刺激，从而加深作战人员在演练时的现场真实感受，提升演练效果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.通过作战场景虚拟模块的设置，尽可能的还原真实的作战场景，从而使得作战人员能获得真实的现场感受，提升作战演练效果；

2.通过作战任务设定模块的设置，作战任务设定模块可根据演练需求，制定多种作战任务，进行多角度和多维度的作战演练；

3.通过伤情模拟单元的设置，用于给作战人员提供真实的伤情模拟，从而增强作战人员在作战场景中的真实感受。

附图说明

图1是实施例1中防卫作战演练系统的系统框图；

图2是实施例1中头盔显示器模块的系统框图；

图3是实施例1中作战场景虚拟模块的系统框图；

图4是实施例1中作战任务设定模块系统框图；

图5是实施例1中人机交互模块系统框图；

图6是实施例1中作战结果预判模块统框图；

图7是实施例1中伤情模拟子单元统框图。

图中，100、处理器模块；200、头盔显示模块；201、VR眼镜；300、作战结果预判模块；301、伤情分析单元；302、伤情反馈单元；400、作战场景虚拟模块；401、实际场景摄取单元；402、作战场景建模单元；403、三维坐标确定单元；500、作战任务设定模块；501、时间机制发生单元；502、场景机制发生单元；600、人机交互模块；610、眼球跟踪单元；620、手柄控制单元；630、语音交互单元；640、伤情模拟单元；641、伤情模拟子单元；642、模拟作战服；643、刺激子单元；644、电刺激单元；645、液体刺激单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1：一种基于虚拟现实的防卫作战演练系统，如图1所示，包括处理器模块100、作战场景虚拟模块400、作战任务设定模块500、人机交互模块600、头盔显示模块200、作战结果预判模块300。作战场景模拟模块400用于虚拟作战场景，头盔内的VR眼镜201显示虚拟作战场景，作战任务设定模块500基于虚拟作战场景和时间产生对应的任务，人机交互模块600根据相应的任务输入操作指令完成相应的任务，作战结果预判模块300根据作战人员的操作从而判定作战结果。

如图2所示，头盔显示模块200内设有VR眼镜201，头盔显示模块200接收处理器的信息，并将作战情景在VR眼镜201上显示，向作战人员显示虚拟的作战场景。

如图3所示，作战场景虚拟模块400包括实际场景摄取单元401、作战场景建模单元402和三维坐标确定单元403，实际场景摄取单元401可以根据实际需要摄取城市场景，也摄取特定的区域地点以作反恐演练地点。作战场景建模单元402根据实际场景摄取单元401摄取的实际场景进行三维建模，模拟出1:1的虚拟作战场景。三维坐标确定单元403在虚拟作战场景中设立三维坐标系，这样不仅可以确定作战人员在虚拟作战场景中的具体位置，还可以通过三维坐标体系了解作战人员在虚拟作战场景的作战情况。

如图4所示，作战任务设定模块500包括时间机制发生单元501和场景机制发生单元502。当作战人员在虚拟作战场景中达到特定的时间点时，时间机制发生单元501触发相应的作战任务；此外，当作战人员到达特定作战场景时，场景机制发生单元502触发与之关联的作战任务。通过时间机制发生单元501和场景机制发生单元502共同触发作战任务，并模拟战场上实际的战况，对作战人员进行更好的训练。

如图5所示，人机交互模块600包括眼球跟踪单元610、手柄控制单元620、语音交互单元630和伤情模拟单元640，眼球跟踪单元610跟踪两眼的眼球活动，并反馈给处理器模块100，处理器模块100相应地调整VR眼镜201的显示画面，营造浸入式体验。此外，处理器模块100（见图1）也可根据眼球跟踪单元610的反馈信息进行交互操作。手柄控制单元620内嵌在模拟步枪或者其他武器中，作战人员输入相应的操作指令反馈给处理器模块100，从而进行交互完成作战任务。语音交互单元630内置在头盔显示模块200内用于接收作战人员的语音信息，并对语音信息进行识别然后反馈给处理器模块100，进行相应交互操作，可实现更换虚拟武器等功能。此外，也可通过语音交互单元630进行作战人员间的交流。

如图6所示，作战结果预判模块300包括伤情分析单元301和伤情反馈单元302，伤情分析单元301接收作战任务设定模块500的操作指令，并根据三维坐标确定单元403确定作战人员在作战场景中的三维坐标，这样便可获得在作战人员战场中距离事故发生点的距离或者作战人员受伤位置，从而分析作战人员的伤情情况生成伤情反馈信息。伤情反馈单元302用于接收伤情分析单元301的伤情反馈信息，如果作战人员处于阵亡状态，则判断作战人员出局，作战演练结束；如果作战人员处于生存状态，则开启下一个作战任务，作战任务继续执行。

如图7所示，伤情模拟单元640包括模拟作战服642和伤情模拟子单元641，伤情模拟子单元641用于接收伤情反馈信息，从而模拟相应的伤情信息发送给模拟作战服642。模拟作战服642内置刺激子单元643、电刺激单元644和液体刺激单元645，刺激子单元643接收伤情模拟子单元641的伤情反馈信息，刺激子单元643驱动电刺激单元644和液体刺激单元645对作战人员的受伤部位进行电刺激和液体刺激。

具体实施过程：

通过作战场景虚拟模块400摄取实际场景，并对实际场景进行建模从而形成虚拟作战场景。

头盔驱动模块内的VR眼镜201显示作战场景虚拟模块400所模拟的虚拟作战场景。

作战任务设定模块500产生相应作战任务，并模拟虚拟作战场景中的事故发生过程。

作战人员通过人机交互模块600完成作战任务，然后通过作战结果预判模块300对演练结果进行预判，进行下一个任务，或者是退出演练系统。

实施例2：一种基于虚拟现实的防卫作战演练的方法，如图1所示，基于虚拟现实的防卫作战演练的方法基于上述的基于虚拟现实的防卫作战演练系统。

通过头盔显示模块200驱动头盔内的VR眼镜显示，在VR眼镜上显示作战场景；

通过作战任务设定模块500在虚拟作战场景中产生的预设作战任务，以便作战人员执行作战任务；

作战人员通过人机交互模块600执行相应的作战任务。

通过实际实景摄取单元301摄取实景区域，并通过作战场景建模单元402，对于摄取的实际场景图像进行建模，从而形成虚拟作战场景。

如图7所示，通过伤情模拟子单元641模拟伤情信息，并通过模拟作战服642内的刺激子单元643对作战人员的受伤部位进行电刺激和液体刺激。

如图7所示，通过作战结果预判模块300对作战人员的作战任务进行判定，如果完成当前作战任务，则开启下一个作战任务；如果作战人员处于阵亡状态，则判定作战连接结束。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种基于虚拟现实的防卫作战演练系统，其特征在于：包括处理器模块（100）、作战场景虚拟模块（400）、作战任务设定模块（500）、人机交互模块（600）、头盔显示模块（200），其中：

所述头盔显示模块（200）用于接收处理器模块（100）的操作指令，并驱动头盔内的VR眼镜（201）显示；

所述作战场景虚拟模块（400）用于根据实际场景进行建模，以得符合实际场景的虚拟作战场景；

所述作战任务设定模块（500）用于按照预设规则在虚拟作战场景中执行预设作战任务，并模拟虚拟作战场景中事故的发展过程；

所述人机交互模块（600）用于接收用户的操作指令，并反馈给处理器模块（100）进行相应的操作；

所述处理器模块（100）用于接收人机交互模块（600）、作战任务设定模块（500）、作战场景虚拟模块（400）操作指令，并驱动头盔显示模块（200）。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的防卫作战演练系统，其特征在于：所述作战场景虚拟模块（400）包括：

实际场景摄取单元（401），用于摄取实际场景的图像；

作战场景建模单元（402），对于摄取的实际场景图像进行建模，从而形成虚拟作战场景；

三维坐标确定单元（403），用于确定作战人员在虚拟作战场景的三维坐标。

3.根据权利要求2述的一种基于虚拟现实的防卫作战演练系统，其特征在于：所述作战任务设定模块（500）包括：

时间机制发生单元（501），用于在虚拟作战场景中运行到特点时间点时，触发相应的作战任务；

场景机制发生单元（502），用于在虚拟作战场景的特定场景中，触发与之关联的作战任务。

4.根据权利要求3所述的一种基于虚拟现实的防卫作战演练系统，其特征在于：所述人机交互模块（600）包括：

眼球跟踪单元（610），设置在头盔显示模块（200）内用于跟踪两眼的眼球活动，并反馈给处理器模块（100）；

手柄控制单元（620），用于接收用户的操作指令并反馈给处理器模块（100）；

语音交互单元（630），内置在头盔显示模块（200）内用于接收语音信息并反馈给处理器模块（100）。

5.根据权利要求4所述的一种基于虚拟现实的防卫作战演练系统，其特征在于：所述防卫作战演练系统还包括作战结果预判模块（300），所述作战结果预判模块（300）包括伤情分析单元（301）和伤情反馈单元（302），

所述伤情分析单元（301）接收作战任务设定模块（500）的操作指令，并根据三维坐标确定单元（403）确定作战人员在作战场景中的三维坐标，从而分析作战人员的伤情情况并生成伤情反馈信息；

所述伤情反馈单元（302）用于接收伤情分析单元（301）的伤情反馈信息，如果作战人员处于阵亡状态，则判断作战人员出局，作战演练结束；如果作战人员处于生存状态，则开启下一个作战任务，作战任务继续执行。

6.根据权利要求5所述的一种基于虚拟现实的防卫作战演练系统，其特征在于：所述人机交互模块（600）还包括伤情模拟单元（640），所述伤情模拟单元（640）包括模拟作战服（642）和伤情模拟子单元（641）；

所述伤情模拟子单元（641）用于接收伤情反馈信息，从而模拟相应的伤情信息发送给模拟作战服（642）；

所述模拟作战服（642）内置刺激子单元（643），接收伤情模拟子单元（641）的伤情信息对受伤部位进行电刺激和液体刺激。

7.一种基于虚拟现实的防卫作战演练的方法，其特征在于：所述基于虚拟现实的防卫作战演练的方法基于权利要求6中所述的基于虚拟现实的防卫作战演练系统，包括：

通过头盔显示模块（200）驱动头盔内的VR眼镜（201）显示，在VR眼镜（201）上显示作战场景；

通过作战任务设定模块（500）在虚拟作战场景中产生的预设作战任务，以便作战人员执行作战任务；

作战人员通过人机交互模块（600）执行相应的作战任务。

8.根据权利要求7所述的一种基于虚拟现实的防卫作战演练的方法，其特征在于：通过实景摄取单元摄取实景区域，并通过作战场景建模单元（402），对于摄取的实际场景图像进行建模，从而形成虚拟作战场景。

9.根据权利要求7所述的一种基于虚拟现实的防卫作战演练的方法，其特征在于：通过作战结果预判模块（300）对作战人员的作战任务进行判定，如果完成当前作战任务，则开启下一个作战任务；如果作战人员处于阵亡状态，则判定作战演练结束。

10.根据权利要求7所述的一种基于虚拟现实的防卫作战演练的方法，其特征在于：通过伤情模拟子单元（641）模拟伤情信息，并通过模拟作战服（642）内的刺激子单元（643）对作战人员的受伤部位进行电刺激和液体刺激。