CN109637258A - 防化vr模拟训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种防化VR模拟训练系统，包括显示屏、包括显示器及教员端处理器的教员终端及多个彼此相连的学员终端；显示屏分别与教员终端和各学员终端相连，各学员终端和教员终端相连。教员终端用于布设防化训练任务，并监控当前防化训练任务对应的实战演练；学员终端包括VR万向行走器、VR头显、操控手柄、定位器及学员端处理器，用于调取教员终端布设完成的防化训练任务，并在防化训练任务对应的虚拟实战场景中执行对应的演练操作。本申请将虚拟现实技术应用在防化训练中，不仅降低了防化训练成本，有效消除防化训练过程中的安全隐患，还可提升防化官兵的自我保护能力和作战能力。

Description

防化VR模拟训练系统

技术领域

本发明实施例涉及防化技术领域，特别是涉及一种防化VR模拟训练系统。

背景技术

防化专业训练为各级防化部门和专业部队、分队人员为组织防化保障和掌握防化装备器材而进行的训练。

传统必须在具备较完善的实验条件、实毒训练场地和模拟武器器材，在近似实战的条件下才能完成。不仅增大了组织实施训练难度，客观上还造成了训练频率相对较低的现实。此外，在军事现代化、信息化条件下，高新技术武器装备造价高，运维费用昂贵，经常操作使用武器装备会造成武器设备磨损，缩短设备使用寿命。可见，传统的防化专业训练存在实战培训环境搭建成本高、危险性大的问题，

发明内容

本公开实施例提供了一种防化VR模拟训练系统，不仅降低了防化训练成本，还可有效消除防化训练过程中的安全隐患。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种防化VR模拟训练系统，包括显示屏、教员终端及多个学员终端；所述显示屏分别与所述教员终端和各学员终端相连，各学员终端和所述教员终端相连，各学员终端相连；

所述教员终端包括显示器及教员端处理器，用于布设防化训练任务，并监控当前防化训练任务对应的实战演练；

所述学员终端包括VR万向行走器、VR头显、操控手柄、定位器及学员端处理器，用于调取所述教员终端布设完成的防化训练任务，并在所述防化训练任务对应的虚拟实战场景中执行对应的演练操作。

可选的，所述教员端处理器包括防化训练任务数据库，所述防化训练任务数据库包括多类防化训练任务，每类防化训练任务包括训练场景、灾情设置、气体环境设置及遇险人员作战救援任务。

可选的，所述教员端处理器还用于根据用户操作指令对所述防化训练任务数据库中的各类防化训练任务进行增加、修改及删除操作。

可选的，所述教员端处理器还用于在所述当前防化训练任务执行过程中，根据接收到的操作指令调整所述当前防化训练任务。

可选的，所述学员端处理器在所述防化训练任务对应的虚拟实战场景中执行对应的演练操作包括：

根据所述防化训练任务确定参与作战任务的人数、各作战人员执行的作战任务及所需携带的作战设备。

可选的，所述学员端处理器还用于在所述虚拟实战场景中构建三维地图，并在所述三维地图中实时显示参与作战任务的各作战人员的位置及遇险遇难人员位置。

可选的，所述教员端处理器还用于基于预设的任务评估准则，根据各学员终端执行所述防化训练任务过程中的操作记录和各任务完成时间对各学员终端进行打分，根据各学员终端的分数得到所述防化训练任务的训练效果；其中，所述任务评估准则包括任务完成情况-得分对应关系和分数-训练效果对应关系。

可选的，所述学员终端处理器还用于当接收到所述教员终端发送的演练终止指令，不执行接收到的用户操控指令并发送任务终止提示信息。

可选的，所述教员终端和各学员终端通过文字信息或语言信息进行实时交流。

可选的，所述教员终端为多个，每个教员终端与多个学员终端相连；各教员终端相连，同一个教员终端对应的多个学员终端之间相连，不属于同一个教员终端的学员终端之间不相连。

本申请提供的技术方案的优点在于，将虚拟现实技术应用在防化训练中，采用计算机案例再现训练手段，不需要搭建实际的实战培训硬件环境，解决了传统防化训练需要消耗大量人力、物力及财力的问题，大幅降低了防化训练成本，不需要真实接触核生化环境和真实执行各类防化任务，从而可有效消除防化训练过程中的安全隐患；此外，防化VR模拟训练相比常规理论课程教学，更快、更好、更直观地提高防化官兵的应战能力，在短时间内显著提高训练水准，有利于提升防化官兵心理素质、应变能力、指挥能力、作战经验、技战术水平、作战知识和能力，有利于培养防化官兵的适应能力和临场应变能力，从而提升防化官兵的自我保护能力和作战能力，有利于减小国家财产损失。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或相关技术的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开根据一示例性实施例示出的一种防化VR模拟训练系统的结构示意图；

图2为本公开根据一示例性实施例示出的一种防化训练任务设计逻辑示意图；

图3为本公开根据一示例性实施例示出的另一种防化VR模拟训练系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在介绍了本发明实施例的技术方案后，下面详细的说明本申请的各种非限制性实施方式。

首先参见图1，图1为本发明实施例提供的一种防化VR模拟训练系统在一种具体实施方式中的结构示意图，本发明实施例可包括以下内容：

防化VR模拟训练系统可包括显示屏1、教员终端2及多个学员终端3。显示屏1分别与教员终端2和各学员终端3相连，各学员终端3和教员终端1相连，各学员终端相连。当然，防化VR模拟训练系统还包括显示屏1、教员终端2和各学员终端3彼此之间数据传输的通信网络系统和电源系统。

显示屏1可为显示大屏，用于实时显示各学员终端执行防化训练任务以及教员终端2输出的需要展示的画面。

教员终端2的操作者为负责整个防化训练任务执行的演练总指挥，各学员终端3的操作者为演练队员，或者是参与作战的作战人员。请参阅图3所示，同一防化VR模拟训练可设置多个教员终端，从而实现同时执行多个防化训练任务或者多个群体同时执行同一防化训练任务，各教员终端可彼此相连，也可不相连，可根据实际防化训练任务的类型、参与防化训练任务的人数来确定，本申请对此不做任何限定。每个教员终端均与多个学员终端相连，也就是说一个教员终端负责监控多个与之相连的学员终端的防化训练任务执行状况。为了方便管理，与同一教员终端相连的学员终端可组成为一个任务执行小队，该小队中每个作战人员之间可实时进行交流通信，也即是说，同一个教员终端对应的多个学员终端之间相连，不属于同一个教员终端的学员终端之间不相连。当然，各学员终端之间也可彼此均相连，这均不影响本申请的实现。

演练总指挥与演练队员之间可以进行语音或者文字的实时交流，也就是说，教员终端、各学员终端可配备相应的通信模块，以便教员终端、各学员终端之间可通过文字信息或语言信息进行实时交流，举例来说，教员终端和各学员终端可设置微信软件包，通过微信软件包进行文字交流和语音交流。

教员终端2用于布设防化训练任务，并监控当前防化训练任务对应的实战演练。教员终端2可包括显示器及教员端处理器，可选的，教员终端2可为一台包括显示器、且安装有防化VR模拟训练教员端软件的高性能主机构成。

教员端处理器用于进行防化训练场景(例如地铁站、化工厂、核电站、野外战场等)的设置、编辑和修改、灾情(例如地震、火灾、有毒气体泄漏、核武器等)的设置、编辑和修改、还可以根据气候条件进行气体环境设置，模拟灾害发生时候的气体环境和发生发展变化、核生化环境设置编辑、遇险人员设置编辑、作战救援任务设置、防化训练场景的档案管理(即对防化训练任务进行新建、读取、修改、保存、删除等操作，防化训练任务可包括发生事故的场景(包括完整的各种建筑设备设施等)和气体环境，以及灾害的种类和位置等)等。例如一种防化训练任务可按照如图2所示的内容进行编辑设计。

举例来说，可以对建筑、设备、设施等防化训练模型场景的物体进行放大和缩小、任意方向上的移动、不同角度的旋转等操作；还可以在防化训练模型场景中任意位置添加各种伤员、遇险人员、遇难人员等；还可以编辑修改受到灾害破坏的建筑、设备、设施等；还可以任意位置设置火灾、爆炸、核辐射、生化等灾害的相关场景。

在一种具体的实施方式中，可在教员端处理器中预先设置防化训练任务数据库，防化训练任务数据库中可包括多类防化训练任务，每类防化训练任务包括训练场景、灾情设置、气体环境设置及遇险人员作战救援任务。在进行防化训练任务时，直接从数据库中调取相应的防化训练任务，不需要进行重新编辑和设计防化训练任务。考虑到防化训练任务的多样性和训练人员的不同专业素质，可根据实际训练需求和所需取得的训练效果，对防化训练任务进行修改，例如对专业素质较强的演练队员，可设置多个救援任务较难的遇险人员、受灾害破坏的建筑损毁程度较大等；而对于初级演练队员，可在简单受灾场景中设置一些简单的救援任务。

防化训练任务数据库的各类防化训练任务均可通过接收用户(工作人员)的操作指令执行增加、修改及删除操作来实现实时更新，例如增加新的防化训练任务、修改已有防化训练任务的某些参数及删除已有防化训练任务或者是已有防化训练任务的某些参数。

考虑到实际防化训练任务的不可控制性和发展的多样性、以及对演练队员的实际应变能力的考察，教员端处理器还可在当前防化训练任务执行过程中，根据演练总指挥发送的操作指令随时调整当前防化训练任务，例如增加遇险人员、调整遇险人员的受伤位置或生命状态、调整周围气体环境(排放有毒气体、增加气体浓度或调整气体成分)。

学员终端3用于调取相应教员终端布设完成的防化训练任务，并在防化训练任务对应的虚拟实战场景中执行对应的演练操作。学员终端3可包括VR(Virtual Reality，虚拟现实)万向行走器、VR头显、操控手柄、定位器及学员端处理器，其中，学员端处理器可由高性能图形工作站及安装在其上的防化VR模拟训练学员端软件构成。VR万向行走器、VR头显、操控手柄、定位器可使用现有技术中任何一种设备，本申请对此不做任何限定。各演练队员通过操控手柄控制其在防化训练任务对应的虚拟实战场景中动作，例如前进、后退、选择装备等等。定位器可实时定位当前学员终端在防化训练任务对应的虚拟实战场景中的位置。

学员端处理器可根据防化训练任务确定参与作战任务的人数、各作战人员执行的作战任务及所需携带的作战设备(例如灭火器、防毒面具等)，也就是说，学员终端3根据任务要求和作战性质，选取一个小队最多N个人的队伍，参与作战任务；根据任务要求和战场性质，可以选择小队需要携带的装备(防护、侦察、洗消、救援等)，参与作战任务；在战场内进行任意的前进或撤回行动，可以对战场展开侦察工作，例如对气体进行测量、环境进行检查、搜寻遇险遇难人员、应急处置(例如执行灭火、排水、救助遇险遇难人员、排放有毒气体等)等工作。其中，参与作战任务的人数、各作战人员执行的作战任务及所需携带的作战设备可由演练队员进行自行选择。

为了便于演练总指挥更好的监控整个防化训练任务的执行情况，方便各演练队员更好的配合执行完成演练任务，学员端处理器还可在虚拟实战场景中构建三维地图，并在三维地图中实时显示参与作战任务的各作战人员的位置及遇险遇难人员位置，还可对气体、环境、障碍物等进行在线标注。

系统可实时记录各学员终端的操作，例如救援队员管理、防化救援装备选择、核生化战场行进、战场侦察、救援应急处置、救援行动执行情况等，按照作战救援的操作记录和完成时间，进行综合评分，来评估演练队员的训练效果。也就是说，根据各学员终端执行防化训练任务过程中的操作记录和各任务完成时间对各学员终端进行打分，根据各学员终端的分数得到防化训练任务的训练效果。

具体来说，可预先设置任务评估准则，该任务评估准则包括任务完成情况-得分对应关系和分数-训练效果对应关系。每个任务完成的不同程度对应不同分数，任务完成所需时间长短对应不同分数，同一件任务中，任务完成程度和任务完成时间在计算总分数时的权重。

分数-训练效果对应关系为：分数越高，训练效果越好，训练效果可分别多个级别，例如不好、一般、较佳、很好，此处的分数为执行同一个防化训练任务的小队中各学员终端的分数之和。

教员终端2可以切换各个参演角色的视角跟踪演练过程，并且可以查看区域内任务的完成情况和得分情况，从而实现全局监控防化训练任务的执行状况。

演练总指挥可通过教员终端2向各学员终端发送演练终止信号，各学员终端处理器在接收到教员终端发送的演练终止指令后，对接收到演练队员的任何操控指令(用户操控指令)均不做处理，使得所有演练队员进入无法操作的状态，等待最终演练结果。当在接收到演练队员的操作指令后，还可发送任务终止提示信息，任务终止提示信息可为语音形式的提示信息(例如语音报警)或文字信息(在显示屏中显示)，以提示演练队员防化训练任务结束。

在本发明实施例提供的技术方案中，将虚拟现实技术应用在防化训练中，采用虚拟现实系统进行防化军事训练，可进行持续性的强化训练，不需要搭建实际的实战培训硬件环境，解决了传统防化训练需要消耗大量人力、物力及财力的问题；不受外界天气、季节等外部因素影响，防化官兵还能自由地选择不同的强度、场所和突发情况进行针对性的训练，节省了训练费用，大幅降低了防化训练成本；不需要真实接触核生化环境和真实执行各类防化任务，从而可有效消除防化训练过程中的安全隐患。

本申请提供的技术方案可(1)降低训练成本：采用再现训练方式，可以在短时间内，显著提高训练水准。可以预见，为达到同样的训练效果而搭建实战培训环境的演习和演练，是以花费巨大的人力、物力和财力，以及危险性大为代价的；(2)降低队伍自身的作战风险：事实证明，有很多可以避免的生命财产损失，是由于防化官兵的作战经验缺乏造成的。而采用计算机案例再现训练手段，可以比常规理论课程教学，更快、更好、更直观地提高防化官兵的应战能力，可以把客观他人的经验，更好地变成自己的主观经验，进而达到在少花钱的情况下，提高防化官兵的自我保护和作战能力；(3)快速提高队伍的作战能力：可以减小作战时间、缩短救援时间，挽救更多生命。(4)提高队伍的科学作战水平，减小国家财产损失；(5)可以减少或避免二次伤害事故的发生。虽然大多数二次灾害是不可避免的，但也有很多灾害是由于指挥员的错误指挥、错误决策等原因造成的。进行这类的灾害重现训练，显然会有效避免类似的悲剧再次发生；(6)可以减少或避免防化队伍的自身伤亡事故。学会正确的处置不同危险情况，亦可加强指战员理论联系实际的能力，从而减少或避免队伍的自身伤亡事故；(7)提高作战能力，挽救更多的生命。防化官兵通过本系统进行训练，可以在心理素质、应变能力、指挥能力、作战经验(间接经验)、技战术水平、作战知识和能力等几个方面得以提升，培养防化官兵的适应能力和临场应变能力。生命是无价的，防化官兵作战能力的提高，意味着挽救更多的生命和财产。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的一种防化VR模拟训练系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种防化VR模拟训练系统，其特征在于，包括显示屏、教员终端及多个学员终端；所述显示屏分别与所述教员终端和各学员终端相连，各学员终端和所述教员终端相连，各学员终端相连；

所述教员终端包括显示器及教员端处理器，用于布设防化训练任务，并监控当前防化训练任务对应的实战演练；

所述学员终端包括VR万向行走器、VR头显、操控手柄、定位器及学员端处理器，用于调取所述教员终端布设完成的防化训练任务，并在所述防化训练任务对应的虚拟实战场景中执行对应的演练操作。

2.根据权利要求1所述的防化VR模拟训练系统，其特征在于，所述教员端处理器包括防化训练任务数据库，所述防化训练任务数据库包括多类防化训练任务，每类防化训练任务包括训练场景、灾情设置、气体环境设置及遇险人员作战救援任务。

3.根据权利要求2所述的防化VR模拟训练系统，其特征在于，所述教员端处理器还用于根据用户操作指令对所述防化训练任务数据库中的各类防化训练任务进行增加、修改及删除操作。

4.根据权利要求1所述的防化VR模拟训练系统，其特征在于，所述教员端处理器还用于在所述当前防化训练任务执行过程中，根据接收到的操作指令调整所述当前防化训练任务。

5.根据权利要求1所述的防化VR模拟训练系统，其特征在于，所述学员端处理器在所述防化训练任务对应的虚拟实战场景中执行对应的演练操作包括：

根据所述防化训练任务确定参与作战任务的人数、各作战人员执行的作战任务及所需携带的作战设备。

6.根据权利要求1所述的防化VR模拟训练系统，其特征在于，所述学员端处理器还用于在所述虚拟实战场景中构建三维地图，并在所述三维地图中实时显示参与作战任务的各作战人员的位置及遇险遇难人员位置。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的防化VR模拟训练系统，其特征在于，所述教员端处理器还用于基于预设的任务评估准则，根据各学员终端执行所述防化训练任务过程中的操作记录和各任务完成时间对各学员终端进行打分，根据各学员终端的分数得到所述防化训练任务的训练效果；其中，所述任务评估准则包括任务完成情况-得分对应关系和分数-训练效果对应关系。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的防化VR模拟训练系统，其特征在于，所述学员终端处理器还用于当接收到所述教员终端发送的演练终止指令，不执行接收到的用户操控指令并发送任务终止提示信息。

9.根据权利要求7所述的防化VR模拟训练系统，其特征在于，所述教员终端和各学员终端通过文字信息或语言信息进行实时交流。

10.根据权利要求8所述的防化VR模拟训练系统，其特征在于，所述教员终端为多个，每个教员终端与多个学员终端相连；各教员终端相连，同一个教员终端对应的多个学员终端之间相连，不属于同一个教员终端的学员终端之间不相连。