CN112115621A - 一种面向装备体系化运用的虚拟仿真实验系统及方法 - Google Patents

一种面向装备体系化运用的虚拟仿真实验系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于计算机仿真领域，特别涉及一种面向装备体系化运用的虚拟仿真实验系统及方法：通过想定客户端运行任务想定子系统，进行实验任务场景布置，对任务种类、任务装备、任务流程逻辑进行编辑、发布并存储到指定任务库；通过漫游客户端运行任务场景漫游子系统进行任务场景认知；通过协同客户端运行协同体验子系统，熟悉任务装备上各职业操作、职业间协同交互内容及任务环节；通过推演客户端运行体系构建推演子系统进行体系化方案的构建、推演和数据输出。本发明使用户借助框架即可将任务环境、任务事件、任务单位、任务约束等要素进行自由组合和设定，模拟现实中无法复现的复杂任务用于任务装备的体系化运用方案推演。

Description

一种面向装备体系化运用的虚拟仿真实验系统及方法
技术领域
本发明属于计算机仿真领域，特别涉及一种面向装备体系化运用的虚拟仿真实验系统及方法。
背景技术
一方面，随着我国在国际化上的影响力逐渐扩大，越来越多的国际赛事和活动都选择在我国举行，另一方面，由于我国特殊的地理环境，我国已经成为自然灾害最严重的几个国家之一。因此，不管是安全保障、或是应急救援、还是物资运输，都尤其考验如船舶、飞机、车辆等各类大型装备。在应对各种紧急情况下，装备体系化运用方案是否合理且装备的使用效能是否最大化利用成为需要重点关注的内容。
目前虽然有各种模拟演练，但均无法针对实际环境中各种紧急情况进行模拟预演，从而也无法有效地对装备体系构建方案以及体系化运用的效能进行充分验证。
发明内容
为此，本发明提出一种面向装备体系化运用的虚拟仿真实验系统及方法，使用户借助框架即可将任务环境、任务事件、任务单位、任务约束等要素进行自由组合和设定，创造出自己满意的虚拟现实的任务，模拟现实中无法浮现的复杂任务用于任务装备的运用推演。
为了实现上述目的，本发明提供了一种面向装备体系化运用的虚拟仿真实验系统，包括四个子系统：任务想定子系统、任务场景漫游子系统、协同体验子系统和体系构建推演子系统；以及四个客户端：任务想定客户端、漫游客户端、协同客户端和推演客户端；
所述任务想定客户端用于运行任务想定子系统，所述漫游客户端用于运行任务场景漫游子系统，所述协同客户端用于运行所述协同体验子系统，所述推演客户端用于运行所述体系构建推演子系统；
所述任务想定子系统包括任务场景布置模块、任务编辑模块、任务发布模块以及任务想定库；所述任务场景布置模块用于实现任务场景的布置功能；所述任务编辑模块用于实现任务种类、任务装备、任务流程逻辑的编辑功能；所述任务发布模块和所述任务想定库分别用于实现所布置的任务场景以及所编辑的任务种类、任务装备、任务流程逻辑的发布和存储功能；
所述任务场景漫游子系统用于实现所布置的任务场景的认知功能；
所述协同体验子系统包括角色扮演模块和任务分析模块；所述角色扮演模块用于实现任务装备上各个角色之间的职业操作与协同内容、以及任务装备属性的体验认知功能；所述任务分析模块用于实现任务装备在各任务阶段的完成耗时的分析功能；
所述体系构建推演子系统包括体系化方案构建模块、体系化方案推演模块和方案推演数据输出模块；所述体系化方案构建模块用于实现基于在所述任务场景漫游子系统中所认知的任务场景、在所述协同体验子系统所体验认知的任务装备上各个角色之间的职业操作与协同内容、以及任务装备属性，构建体系化方案的功能；所述体系化方案推演模块用于实现所构建的体系化方案的任务虚拟仿真推演功能；所述方案推演数据输出模块用于实现体系化方案推演报告的输出功能。
优选地，所述任务场景包括任务场景地形、任务装备基地分布环境、任务装备属性和任务目标分布环境。
优选地，所述任务装备属性包括任务装备的动力、转向力、载员、载弹、称重和耗油。
优选地，所述任务种类包括森林救火、地震救援、航空医疗救援任务中的任意一种。
优选地，所述体系化方案推演报告包括全局信息记录以及任务装备使用效率和完成任务总耗时。
优选地，所述任务装备包括船舶、飞机、车辆。
本发明还提供了一种面向装备体系化运用的虚拟仿真实验方法，利用上述实验系统，包括如下步骤：
S1：用户通过漫游客户端运行任务场景漫游子系统，选定实验任务，进入任务场景，认知任务场景地形、任务装备基地分布环境、任务装备属性和任务目标分布环境；
S2：用户通过协同客户端运行协同体验子系统，选定任务装备上各个角色之间的协同任务，进入任务角色操作，了解任务装备上各个角色的职业操作以及任务装备属性，开启任务体验，体验了解任务装备在各任务阶段的完成耗时；
S3：用户通过推演客户端运行体系构建推演子系统，针对任务场景以及任务目标，根据任务装备属性进行任务装备调配，构建体系化方案，构建完成后开始任务虚拟仿真推演，推演结束后输出体系化方案推演报告；
S4：用户进行多个体系化方案的任务虚拟仿真推演，根据任务装备完成任务总耗时评选出最优体系化方案。
本发明的有益效果：
1)本发明设计任务想定功能，可以解决成本高昂、危险性大，以及灾害及救援环境难以复现，无法实飞训练的难题；
2)本发明面向非专业开发人员提供虚拟现实任务编辑器，通过将任务组件库的组件快速堆叠，编辑从简单到复杂的单人或多人协同的任务训练场景，让用户能方便快速的创作虚拟现实应用；
3)本发明使用户借助框架可将任务环境、任务事件、任务单位、任务约束等要素进行自由组合和设定，创造出自己满意的虚拟现实的任务，模拟现实中无法浮现的复杂任务用于任务装备的运用推演。
附图说明
图1为本发明实施例的面向装备体系化运用的虚拟仿真实验方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步描述本发明，应该理解，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1
本实施例提供了一种面向装备体系化运用的虚拟仿真实验系统，包括四个子系统：任务想定子系统、任务场景漫游子系统、协同体验子系统和体系构建推演子系统；以及四个客户端：任务想定客户端、漫游客户端、协同客户端和推演客户端。
所述任务想定子系统包括任务场景布置模块、任务编辑模块、任务发布模块以及任务想定库。任务场景布置模块用于实现任务场景的布置功能；任务编辑模块用于实现任务种类、任务装备(例如船舶、飞机、车辆等)、任务流程逻辑的编辑功能；任务发布模块和任务想定库分别用于实现所布置的任务场景以及所编辑的任务种类、任务装备、任务流程逻辑的发布和存储功能。
所述任务场景漫游子系统用于实现所布置的任务场景的认知功能。
所述协同体验子系统包括角色扮演模块和任务分析模块。角色扮演模块用于实现任务装备上各个角色之间的职业操作与协同内容、以及任务装备属性的体验认知功能；任务分析模块用于实现任务装备在各任务阶段的完成耗时的分析功能。
所述体系构建推演子系统包括体系化方案构建模块、体系化方案推演模块和方案推演数据输出模块。其中，体系化方案构建模块用于实现基于在任务场景漫游子系统中所认知的任务场景、在协同体验子系统所体验认知的任务装备上各个角色之间的职业操作与协同内容、以及任务装备属性，构建体系化方案的功能；体系化方案推演模块用于实现所构建的体系化方案的任务虚拟仿真推演功能；方案推演数据输出模块用于实现体系化方案推演报告的输出功能，其中体系化方案推演报告包括全局信息记录以及任务装备使用效率和完成任务总耗时。
四个客户端中，任务想定客户端作为编辑端，漫游客户端、协同客户端和推演客户端均作为实验端。用户使用想定客户端运行任务想定子系统，进行实验任务场景布置，对任务种类、任务装备、任务流程逻辑进行编辑、发布并存储到指定任务库中以备调用。用户使用漫游客户端运行任务场景漫游子系统进行任务场景的认知。用户使用协同客户端运行协同体验子系统，熟悉任务装备上各职业操作、职业之间协同交互的内容以及任务环节。用户使用推演客户端运行体系构建推演子系统进行体系化方案的构建、推演和推演数据输出。
本实施例中的任务场景包括任务场景地形、任务装备基地分布环境、任务装备属性和任务目标分布环境。其中，任务装备属性可以包括任务装备的动力、转向力、载员、载弹、称重和耗油等。
在实际使用中，四个客户端的硬件主要由鼠标键盘、显示屏和高性能电脑组成，其中，协同客户端硬件还包括VR头盔。
本发明实施例提供的虚拟仿真实验系统，其软件环境可以创建森林救火、地震救援、航空医疗救援等多种不同的基本应急救援场景，用户借助本实验系统框架即可将任务环境、任务事件、任务单位、任务约束等要素进行自由组合和设定，创造出自己满意的虚拟现实的任务，模拟现实中无法浮现的复杂任务用于任务装备的运用推演。
实施例2
本实施提供了一种面向装备体系化运用的虚拟仿真实验方法，利用实施例1所述的实验系统，如图1所示，包括如下步骤：
S1：用户通过漫游客户端运行任务场景漫游子系统，选定实验任务，进入任务场景，认知任务场景地形、任务装备基地分布环境、任务装备属性和任务目标分布环境；
S2：用户通过协同客户端运行协同体验子系统，选定任务装备上各个角色之间的协同任务，进入任务角色操作，了解任务装备上各个角色的职业操作以及任务装备属性，开启任务体验，体验了解任务装备在各任务阶段的完成耗时；
S3：用户通过推演客户端运行体系构建推演子系统，针对任务场景以及任务目标，根据任务装备属性进行任务装备调配，构建体系化方案，构建完成后开始任务虚拟仿真推演，推演结束后输出体系化方案推演报告；
S4：用户进行多个体系化方案的任务虚拟仿真推演，根据任务装备完成任务总耗时评选出最优体系化方案。
具体实施例
本具体实施例提供了一种针对航空医疗救援体系的虚拟仿真实验方法，在实验过程中，可以通过如下步骤进行实验：
第一步，实验学员运行漫游客户端，选择“赛区场景漫游与航空医疗救援体系认知.mission”任务文件，启动任务进入任务场景漫游实验；进入任务场景后，实验学员操作鼠标键盘，移动漫游视角查看任务场景地形，通过体系知识点讲解认知任务场景；任务体系知识点全部了解后即完成任务场景漫游实验，退出实验，准备进行下一阶段实验。
第二步，实验学员运行协同体验客户端，选择“EC135机组操作.mission”任务文件，启动任务进入角色操作体验实验；学员选择机组扮演角色进入任务，驾驶员负责驾驶飞机、控制航线和飞行高度、观察救援现场环境，医疗人员负责观察伤员伤情进行伤情处置、稳定伤员病情和伤员转移；退出“EC135机组操作”实验，选择“EC135医疗救援.mission”任务文件，启动任务进入救援流程体验实验；实验学员通过救援任务回放，观察机组各角色在救援任务中的职能分工、过程中双方及时进行沟通协同以及装备使用限制，安全有效的完成救援任务；退出角色操作体验实验，准备进行下一阶段实验。
第三步，实验学员运行体系构建推演客户端，选择“体系方案设计与优选.mission”任务文件，启动任务进入体系构建推演实验；构建装备救援体系，保存体系设计方案，开始自动推演，推演结束自动输出方案推演报告。
第四步，实验完成，实验学员将多个方案的多次推演报告进行对比分析，根据任务总耗时以及伤员救援阶段耗时，评选出最优方案。
综上，本发明可以针对实际环境中各种紧急情况进行模拟预演，而对装备体系构建方案以及体系化运用的效能进行充分验证。
本领域人员应理解，上述实施例提供的方法步骤的时序可根据实际情况进行适应性调整，也可根据实际情况并发进行。
上述实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，例如：个人计算机、服务器、网络设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储今质，例如：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络表存储等。最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以对本发明的实施例做出若干变型和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种面向装备体系化运用的虚拟仿真实验系统，其特征在于，包括四个子系统：任务想定子系统、任务场景漫游子系统、协同体验子系统和体系构建推演子系统；以及四个客户端：任务想定客户端、漫游客户端、协同客户端和推演客户端；
所述任务想定客户端用于运行任务想定子系统，所述漫游客户端用于运行任务场景漫游子系统，所述协同客户端用于运行所述协同体验子系统，所述推演客户端用于运行所述体系构建推演子系统；
所述任务想定子系统包括任务场景布置模块、任务编辑模块、任务发布模块以及任务想定库；所述任务场景布置模块用于实现任务场景的布置功能；所述任务编辑模块用于实现任务种类、任务装备、任务流程逻辑的编辑功能；所述任务发布模块和所述任务想定库分别用于实现所布置的任务场景以及所编辑的任务种类、任务装备、任务流程逻辑的发布和存储功能；
所述任务场景漫游子系统用于实现所布置的任务场景的认知功能；
所述协同体验子系统包括角色扮演模块和任务分析模块；所述角色扮演模块用于实现任务装备上各个角色之间的职业操作与协同内容、以及任务装备属性的体验认知功能；所述任务分析模块用于实现任务装备在各任务阶段的完成耗时的分析功能；
所述体系构建推演子系统包括体系化方案构建模块、体系化方案推演模块和方案推演数据输出模块；所述体系化方案构建模块用于实现基于在所述任务场景漫游子系统中所认知的任务场景、在所述协同体验子系统所体验认知的任务装备上各个角色之间的职业操作与协同内容、以及任务装备属性，构建体系化方案的功能；所述体系化方案推演模块用于实现所构建的体系化方案的任务虚拟仿真推演功能；所述方案推演数据输出模块用于实现体系化方案推演报告的输出功能。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述任务场景包括任务场景地形、任务装备基地分布环境、任务装备属性和任务目标分布环境。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述任务装备属性包括任务装备的动力、转向力、载员、载弹、称重和耗油。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述任务种类包括森林救火、地震救援、航空医疗救援任务中的任意一种。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述体系化方案推演报告包括全局信息记录以及任务装备使用效率和完成任务总耗时。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述任务装备包括船舶、飞机、车辆。
7.一种面向装备体系化运用的虚拟仿真实验方法，其特征在于，利用权利要求1-6之一所述的系统，包括如下步骤：
S1：用户通过漫游客户端运行任务场景漫游子系统，选定实验任务，进入任务场景，认知任务场景地形、任务装备基地分布环境、任务装备属性和任务目标分布环境；
S2：用户通过协同客户端运行协同体验子系统，选定任务装备上各个角色之间的协同任务，进入任务角色操作，了解任务装备上各个角色的职业操作以及任务装备属性，开启任务体验，体验了解任务装备在各任务阶段的完成耗时；
S3：用户通过推演客户端运行体系构建推演子系统，针对任务场景以及任务目标，根据任务装备属性进行任务装备调配，构建体系化方案，构建完成后开始任务虚拟仿真推演，推演结束后输出体系化方案推演报告；
S4：用户进行多个体系化方案的任务虚拟仿真推演，根据任务装备完成任务总耗时评选出最优体系化方案。
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