CN112286076A - 一种实车火控触发数据采集仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实车火控触发数据采集仿真系统，车载仿真终端将实装武器系统的装备武器信息，观瞄系统的瞄准信息、火控系统的发射信息、通讯系统的信息、真实驾驶场景、车辆自身姿态、位置和航向进行同步后发送给仿真系统；仿真模块基于真实驾驶场景生成驾驶环境仿真，基于车辆自身姿态、位置和航向生成驾驶状态的仿真，将装备武器信息，瞄准信息以及发射信息按照同步时间投射至仿真场景生成对应的仿真信息。本发明通过采集真实的场景，基于真实的场景生成环境场景，保证了作战环境的仿真真实性；通过将各类采集信息进行同步后投射到环境场景，实现同一身份的虚实装备间作战行为、动作精确同步以及实际装备在虚拟战场环境中行为与动作的精确映射。

Description

一种实车火控触发数据采集仿真系统

技术领域

本发明涉及仿真技术领域，尤其涉及一种实车火控触发数据采集仿真系统。

背景技术

在现有技术中，战场战役的各种模拟仿真系统，往往采用纯粹的虚拟建模的方式，对战场战役的环境、车辆、武器进行仿真，基于设定的程序控制车辆在环境中运行，武器执行固定程序的发射任务。仿真的过程中并没有引入真实的、实时的环境变化。

战场战役模拟对于实装的火控与行车信息的模拟仿真，存在着仿真度低，只能见到模拟行车和射击等见到行为，限制了仿真的真实性。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种实车火控触发数据采集仿真系统，获取装备相关操作信息，实现同一身份的虚实装备间作战行为、战术动作精确同步，以及实际装备在虚拟战场环境中行为与动作的精确映射。

为达到上述目的，本发明提供了一种实车火控触发数据采集仿真系统，包括射击信息采集模块、瞄准信息采集模块、发射信息采集模块、通信采集模块、驾驶信息采集模块、车载仿真终端以及仿真模块；

所述射击信息采集模块、瞄准信息采集模块、发射信息采集模块分别用于采集实装武器系统的装备武器信息、观瞄系统的瞄准信息以及火控系统的发射信息并发送给车载仿真终端；

所述通信采集模块用于采集实车通信模式信息、通信状态信息和通信环境信息后发给车载仿真终端；所述驾驶信息采集模块获取真实驾驶场景及车辆自身姿态、位置和航向生成驾驶状态；

所述车载仿真终端将所述实装武器系统的装备武器信息，观瞄系统的瞄准信息、火控系统的发射信息、实车通信模式信息、通信状态信息、通信环境信息、真实驾驶场景、车辆自身姿态、位置和航向进行同步后发送给仿真模块；

所述仿真模块用于基于真实驾驶场景生成驾驶环境仿真，基于车辆自身姿态、位置和航向生成驾驶状态的仿真，基于实车通信模式信息、通信状态信息和通信环境信息生成通讯仿真，将装备武器信息，瞄准信息以及发射信息按照同步时间投射至所述仿真场景生成对应的仿真信息。

进一步地，所述驾驶信息采集模块，包括用于获取环境实况信息的实况采集设备采集车辆周围的场景信息并发送给车载仿真终端，用于获取车辆姿态信息的姿态航向采集设备采集车辆自身的姿态航向信息并发送给车载仿真终端；驾驶信息采集模块还采集功率信息和部组件状态信息，分别用于车辆机动状态和工况状态仿真。

进一步地，驾驶信息采集模块还包括CAN总线，将所述实况采集设备采集车辆周围的场景信息和姿态航向采集设备采集的车辆自身的姿态航向信息通过CAN总线发送给所述车载仿真终端。

进一步地，实况采集设备包括摄像头或者传感器；姿态航向采集设备包括GPS定位仪或北斗定位设备。

进一步地，还包括指挥信息采集模块，采集获取指挥系统发送的指挥信息以及协同信息并发送给所述车载仿真终端；所述仿真模块根据指挥信息控制虚拟协同车辆的协同行为仿真，展示虚拟协同车辆定位与状态。

进一步地，展示虚拟协同车辆态势包括：在导控台展示协同观察信息，根据应用需要，通过导控台的实体选择进行仿真代理或者虚拟协同车辆的选择；通过席位切换功能切换视场。

进一步地，还包括导控平台，导控平台连接到射击信息采集模块、瞄准信息采集模块、发射信息采集模块、驾驶信息采集模块、通信采集模块或指挥信息采集模块，监控、调用并管理采集的信息，当出现武器高低超界或方向超界时，导控平台输出报警信息。

进一步地，射击信息采集模块、瞄准信息采集模块、发射信息采集模块、驾驶信息采集模块、通信采集模块或指挥信息采集模块通过嵌入式数据接口连接到导控平台。

进一步地，基于真实驾驶场景生成驾驶环境仿真，基于车辆自身姿态、位置和航向生成驾驶状态的仿真，具体包括：

将采集真实驾驶场景视频作为驾驶环境展示；

根据车辆的型号信息构建3D仿真模型；

根据采集的车辆姿态、位置和航向，控制对应的3D仿真模型产生对应的姿态、位置和航向。

进一步地，接收装备武器信息，瞄准信息以及发射信息并投射至所述仿真场景生成对应的仿真信息，具体包括：

构建各种类型装备武器的3D仿真模型；

根据接收的装备武器信息选择包括各个装备武器的类型和位置，根据类型选择对应的3D仿真模型，并在驾驶环境对应位置设置3D仿真模型；

根据接收的瞄准信息，驱动对应的仿真模型，实现虚拟瞄准行为；

根据接收的发射信息，驱动对应的仿真模型，实现虚拟发射行为，并实现外弹道与毁伤仿真。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

(1)本发明通过采集真实的场景，基于真实的场景生成环境场景，实现了作战环境的仿真真实性；通过将各类采集信息进行同步后投射到环境场景，实现同一身份的虚实装备间作战行为、战术动作精确同步，以及实际装备在虚拟战场环境中行为与动作的精确映射。

(2)本发明战场战役中通常具有各种系统的信息采集，并在仿真场景中进行融合，实现了各类信息的全面仿真。

附图说明

图1是本申请实车火控触发数据采集系统的一实施方式中射击信息采集子模块的架构图；

图2是本申请实车火控触发数据采集系统的一实施方式中驾驶信息采集子模块的架构图；

图3是本申请实车火控触发数据采集系统的一实施方式中指挥信息采集子模块的架构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

战场战役中通常具有多种系统，如驾驶系统、指挥系统、实装武器系统，实装武器系统又包括弹药系统、射击观瞄系统以及火控系统等，各种系统的信息获取与融合，是本发明要解决的问题之一。

如图1～3所示的，本发明的实车火控触发数据采集系统，包括驾驶信息采集模块、射击信息采集模块、瞄准信息采集模块、发射信息采集模块、通信模块以及车载仿真终端。

车载仿真终端用于获取实装的驾驶、指挥、操控信息进行同步并映射到仿真模块。驾驶模块、通信模块、实装武器模块、指挥模块等都是实装装备的常规配置，只需要再增加相关信息获取、汇集与传输的附加设备即可，其中车载仿真终端/平台在实装如装甲车或者坦克等装配中起到了本地数据上传与交互的作用，从而实现了实装信息由现实环境投射到仿真环境。在车载仿真终端还可以设置有虚实同步融合组件，可以包括智能芯片、蓝牙或者无线网络等通信传输设备等功能部件，智能芯片参与本地的信息处理与计算，这里的处理与计算可以针对如前述的射击信息采集模块获取的信息的汇总、概率计算等，当然这里的智能芯片也可以作为仿真模块的分布式计算中心，从而位满足整个虚拟仿真模块的实现，按照导控平台的指令要求对本地或者其它信息进行去中心化的计算工作，以提高仿真效率，同时也降低对远程平台特别仿真模块的算力要求。在这里射击信息采集模块在采集实装武器模块的弹种信息、观瞄模块的瞄准信息、火控模块的发射信息，并反馈到车载仿真终端，由其通过通信模块远程投射到仿真模块中，而实现仿真。概率计算是指对外弹道初发始射弹散布区间的概率计算。优选地，射击信息采集模块还包括CAN总线，观瞄设备通过CAN总线通信连接到车载仿真终端，这就实现了观瞄设备与车载仿真终端的有线数据传输，而实现实际观瞄的高精度仿真。

仿真模块基于环境测绘数据生成虚拟驾驶环境，在虚拟环境下同步映射实装仿真代理，基于车辆自身姿态、位置和航向数据驱动仿真代理的机动行为，基于瞄准信息以及发射信息驱动仿真代理的射击行为，基于武器工况信息，控制武器外弹道与毁伤仿真。通过北斗差分定位系统采集真实环境的经度、纬度和海拔高度，并将这些数据映射到虚拟场景中，生成虚拟驾驶环境。本车与武器的位置与姿态基于外部传感器数据驱动；武器发射与毁伤通过弹道仿真实现；协同车辆基于推演想定以计算机生成兵力的方式进行仿真。

基于真实驾驶场景生成驾驶环境仿真，基于车辆自身姿态、位置和航向生成驾驶状态的仿真，具体包括：

将采集真实驾驶场景视频作为驾驶环境展示；

根据车辆的型号信息构建3D仿真模型；

根据采集的车辆姿态、位置和航向，控制对应的3D仿真模型产生对应的姿态、位置和航向。

接收装备武器信息，瞄准信息以及发射信息并投射至所述仿真场景生成对应的仿真信息，具体包括：

构建各种类型装备武器的3D仿真模型；

根据接收的装备武器信息选择包括各个装备武器的类型和位置，根据类型选择对应的3D仿真模型，并在驾驶环境对应位置设置3D仿真模型；

根据接收的瞄准信息，驱动对应的仿真模型，实现虚拟瞄准行为；

根据接收的发射信息，驱动对应的仿真模型，实现虚拟发射行为，并实现外弹道与毁伤仿真。

优选的，还包括概率计算模块，对外弹道初发始射弹散布区间的概率计算，输出命中位置。

如图2所示，对应实车装的仿真还包括实装驾驶的仿真，为此驾驶系统设置有驾驶信息采集模块，用于采集场景信息、姿态航向信息、功率信息、部组件状态信息，驾驶信息采集模块通信连接到车载仿真终端，由车载仿真终端将相关信息投射到仿真模块中，实现对车辆驾驶与行驶状态和驾驶环境等的仿真模拟。功率信息和部组件状态信息，分别用于车辆机动状态和工况状态仿真。

优选地，驾驶信息采集模块包括观察设备，观察设备包括用于获取环境实况信息的实况采集设备、用于获取车辆姿态信息的姿态航向采集设备。优选的，实况采集设备包括摄像头或者传感器，如湿度传感器、温度传感器等。姿态航向采集设备包括GPS定位仪、北斗定位设备等。进一步优选的，驾驶信息采集模块还可以设置有CAN总线，观察设备通过CAN总线通信连接到车载仿真终端，从而通过CAN总量通信连接到车载仿真终端，这就实现了实车装备在不同环境下的驾驶高仿真。

如图3所示，为了实现实车指挥或者编组指挥或者协同指挥等仿真的目的，指挥系统设置有指挥信息采集模块，指挥信息采集模块用于获取指挥信息以及协同信息，指挥信息采集模块通信连接到车载仿真终端，用于对实车指挥、编组指挥或者协同指挥等状态的指挥信息、协同信息等的采集，并展示观察信息、视场切换信息等，同时在通过实况采集设备对场景信息和同步信息等的调用下，形成高质量的指挥信息，并通过车载仿真终端将其投射到仿真模块中，而实现了对实车指挥或者编组指挥或者协同指挥等的仿真。

在导控台展示协同观察信息，根据应用需要，通过导控台的实体选择与席位切换功能切换。实体选择可以对真实车辆的仿真代理或者虚拟协同车辆进行选择，选定后可进行席位切换，并获得相应的视场。真实车辆仿真代理的席位可以看到车辆周围视频与虚拟车辆融合的AR场景；虚拟协同车辆席位可以看到全虚拟的场景，虚拟场景中真实车辆的仿真代理的位置与姿态通过传感器(定位、姿态)进行仿真。真实车辆的仿真代理的视场为车辆周围的视频和武器发射画面仿真，虚拟协同车辆的视场为全虚拟的仿真。

实车火控触发数据采集系统还设置有导控平台，导控平台通信连接到射击信息采集系统、驾驶信息采集系统或指挥信息采集系统，从而实现对相关信息的监控、调用与管理等，这可以是与仿真模块关联的，接收虚拟环境的导调信息(虚拟环境变换)，给仿真系统提供全部姿态和操作信息。实现了对数据的投影和仿真的实现，也可以在一定程度上起到基本数据库的功能，此时就可以降低仿真的运算和数据传输要求，简化调用的难度。当然为了提高导控平台的关联灵活性，导控平台还可以连接有嵌入式数据接口，通信采集模块或射击信息采集系统或驾驶信息采集系统或指挥信息采集系统通过嵌入式数据接口连接到导控平台，这就实现了在实车仿真过程中对相关数据采集的便利性，通过接口的应用而实现了相关设备的灵活连接与应用。当出现武器高低超界或方向超界时，导控平台输出报警信息。

综上所述，本发明涉及一种实车火控触发数据采集仿真系统，车载仿真终端将实装武器系统的装备武器信息，观瞄系统的瞄准信息、火控系统的发射信息、通讯系统的信息、真实驾驶场景、车辆自身姿态、位置和航向进行同步后发送给仿真系统；仿真模块基于真实驾驶场景生成驾驶环境仿真，基于车辆自身姿态、位置和航向生成驾驶状态的仿真，将装备武器信息，瞄准信息以及发射信息按照同步时间投射至仿真场景生成对应的仿真信息。本发明通过采集真实的场景，基于真实的场景生成环境场景，保证了作战环境的仿真真实性；通过将各类采集信息进行同步后投射到环境场景，实现同一身份的虚实装备间作战行为、动作精确同步以及实际装备在虚拟战场环境中行为与动作的精确映射。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种实车火控触发数据采集仿真系统，其特征在于，包括射击信息采集模块、瞄准信息采集模块、发射信息采集模块、通信采集模块、驾驶信息采集模块、车载仿真终端以及仿真模块；

所述射击信息采集模块、瞄准信息采集模块、发射信息采集模块分别用于采集实装武器系统的装备武器信息、观瞄系统的瞄准信息以及火控系统的发射信息并发送给车载仿真终端；

所述通信采集模块用于采集实车通信模式信息、通信状态信息和通信环境信息后发给车载仿真终端；所述驾驶信息采集模块获取真实驾驶场景及车辆自身姿态、位置和航向生成驾驶状态；

所述车载仿真终端将所述实装武器系统的装备武器信息，观瞄系统的瞄准信息、火控系统的发射信息、实车通信模式信息、通信状态信息、通信环境信息、真实驾驶场景、车辆自身姿态、位置和航向进行同步后发送给仿真模块；

所述仿真模块用于基于真实驾驶场景生成驾驶环境仿真，基于车辆自身姿态、位置和航向生成驾驶状态的仿真，基于实车通信模式信息、通信状态信息和通信环境信息生成通讯仿真，将装备武器信息，瞄准信息以及发射信息按照同步时间投射至所述仿真场景生成对应的仿真信息。

2.根据权利要求1所述的实车火控触发数据采集仿真系统，其特征在于，所述驾驶信息采集模块，包括用于获取环境实况信息的实况采集设备采集车辆周围的场景信息并发送给车载仿真终端，用于获取车辆姿态信息的姿态航向采集设备采集车辆自身的姿态航向信息并发送给车载仿真终端；驾驶信息采集模块还采集功率信息和部组件状态信息，分别用于车辆机动状态和工况状态仿真。

3.根据权利要求2所述的实车火控触发数据采集仿真系统，其特征在于，驾驶信息采集模块还包括CAN总线，将所述实况采集设备采集车辆周围的场景信息和姿态航向采集设备采集的车辆自身的姿态航向信息通过CAN总线发送给所述车载仿真终端。

4.根据权利要求3所述的实车火控触发数据采集仿真系统，其特征在于，实况采集设备包括摄像头或者传感器；姿态航向采集设备包括GPS定位仪或北斗定位设备。

5.根据权利要求4所述的实车火控触发数据采集仿真系统，其特征在于，还包括指挥信息采集模块，采集获取指挥系统发送的指挥信息以及协同信息并发送给所述车载仿真终端；所述仿真模块根据指挥信息控制虚拟协同车辆的协同行为仿真，展示虚拟协同车辆定位与状态。

6.根据权利要求5所述的实车火控触发数据采集仿真系统，其特征在于，展示虚拟协同车辆态势包括：在导控台展示协同观察信息，根据应用需要，通过导控台的实体选择进行仿真代理或者虚拟协同车辆的选择；通过席位切换功能切换视场。

7.根据权利要求5所述的实车火控触发数据采集仿真系统，其特征在于，还包括导控平台，导控平台连接到射击信息采集模块、瞄准信息采集模块、发射信息采集模块、驾驶信息采集模块、通信采集模块或指挥信息采集模块，监控、调用并管理采集的信息，当出现武器高低超界或方向超界时，导控平台输出报警信息。

8.根据权利要求7所述的实车火控触发数据采集仿真系统，其特征在于，射击信息采集模块、瞄准信息采集模块、发射信息采集模块、驾驶信息采集模块、通信采集模块或指挥信息采集模块通过嵌入式数据接口连接到导控平台。

9.根据权利要求5所述的实车火控触发数据采集仿真系统，其特征在于，基于真实驾驶场景生成驾驶环境仿真，基于车辆自身姿态、位置和航向生成驾驶状态的仿真，具体包括：

将采集真实驾驶场景视频作为驾驶环境展示；

根据车辆的型号信息构建3D仿真模型；

根据采集的车辆姿态、位置和航向，控制对应的3D仿真模型产生对应的姿态、位置和航向。

10.根据权利要求9所述的实车火控触发数据采集仿真系统，其特征在于，接收装备武器信息，瞄准信息以及发射信息并投射至所述仿真场景生成对应的仿真信息，具体包括：

构建各种类型装备武器的3D仿真模型；

根据接收的装备武器信息选择包括各个装备武器的类型和位置，根据类型选择对应的3D仿真模型，并在驾驶环境对应位置设置3D仿真模型；

根据接收的瞄准信息，驱动对应的仿真模型，实现虚拟瞄准行为；

根据接收的发射信息，驱动对应的仿真模型，实现虚拟发射行为，并实现外弹道与毁伤仿真。

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