CN112820166A - 一种单兵携带式防空武器仿真模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及武器仿真领域，提供了一种单兵携带式防空武器仿真模拟器，包括模型前端、模型后端、动捕模块控制盒和小握把；动捕模块控制盒用于实时获取仿真模拟器的位置姿态数据，并与上位机进行信息交互；模型前端为锥形，模型后端为筒状；模型前端、模型后端分别固定连接在动捕模块控制盒的两侧；模型前端、模型后端、动捕模块控制盒共同呈现出便携式防空武器的仿真形状；小握把固定连接在动捕模块控制盒的下端，小握把上设置有若干个按钮和一个摇杆，用以模拟防空武器训练时的设定动作。本发明结构简单紧凑，能够完成训练参训人员操作防空武器模拟器便携式防空导弹的同时实现显示动作与VR虚拟场景参训人员动作的完美统一，具有推广应用前景。

Description

一种单兵携带式防空武器仿真模拟器

技术领域

本发明涉及武器仿真领域，特别涉及一种单兵携带式防空武器仿真模拟器，适用于“人在环”作战仿真。

背景技术

单兵携带式防空武器是我军常重要的单兵武器之一，所以单兵携带式防空武器模拟器相对于模拟训练来说非常重要，是模拟训练仿真的关键落地设备之一。单兵携带式防空武器模拟器主要解决模拟器的战术动作实现、战术动作上传至上位机以及空间和位置定位。随着现代电子技术不断精进，电子模块的小型化，使模拟器内部电子逻辑运算模块得以安装在设备内部；现代通讯模块的日趋成熟和小型化，使模拟器与上位机之间的通讯实现的无线传输。基于以上几点内容，使得本发明可以落地实施。最终发明出了适用于仿真模拟训练的单兵携带式防空武器模拟器。

发明内容

本发明的目的就是解决现有技术的不足，提供了一种单兵携带式防空武器仿真模拟器，能够进行单兵携带式防空导弹的模拟训练。

本发明采用如下技术方案：

一种单兵携带式防空武器仿真模拟器，包括模型前端、模型后端、动捕模块控制盒和小握把；

所述动捕模块控制盒，用于实时获取所述仿真模拟器的位置姿态数据，并与上位机进行信息交互；

所述模型前端为锥形，所述模型后端为筒状；所述模型前端、模型后端分别固定连接在所述动捕模块控制盒的两侧；所述模型前端、模型后端、动捕模块控制盒共同呈现出便携式防空武器的仿真形状；

所述小握把固定连接在所述动捕模块控制盒的下端，所述小握把上设置有若干个按钮和一个摇杆，用以模拟防空武器训练时的设定动作。

进一步的，所述小握把的前侧设置有3个所述按钮，与所述按钮相对的一侧设置所述摇杆；

所述按钮包括上按钮、中按钮和下按钮；所述上按钮用于模拟防空武器的开关，按下时表示防空武器打开，弹起时表示防空武器关闭；所述中按钮用于模拟防空武器瞄准，通过按压所述中按钮调整导弹发射的抛物线轨迹；所述下按钮用于模拟防空武器发射，按下所述下按钮时发射导弹(VR虚拟场景中发射导弹)；

所述摇杆用于模拟参训人员移动，所述摇杆的上下左右移动，分别代表VR虚拟场景中参训人员前后左右方位的移动；

所述按钮的位置状态信息、摇杆的移动信息均通过无线网络与上位机交互。

进一步的，所述上按钮为自锁按钮，所述中按钮、下按钮均为自复位按钮。

进一步的，所述动捕模块控制盒为正方体形状，所述动捕模块控制盒的前侧与所述模型前端固定连接，后侧与所述模型后端固定连接；所述动捕模块控制盒的左侧、上侧及右侧分别布置有多个第一LED灯，使用时第一LED灯闪烁，通过摄像头捕捉多个第一LED灯的位置换算出所述动捕模块控制盒的位置姿态。

进一步的，所述模型前端由口径60mm、壁厚2mm的铝管加锥形帽组成，所述模型后端由口径60mm的铝管制成；所述动捕模块控制盒采用125mm*125mm方管铝型材作为外壳，两端部采用铝板做成盒盖，铝型材方管与盒盖之间通过螺钉锁紧密封，所述仿真模拟器总长为700mm。

进一步的，所述动捕模块控制盒的下部设置有第一电池、第一电源开关和第一充电口；所述小握把底端安装有第二电池、第二电源开关和第二充电口。

进一步的，所述动捕模块控制盒采用11.1V的第一电池供电，第一充电口为DC圆形插座；第一电池供电到电源转换板，电源转换板再将11.1V电压转为3.3V工作电压供应给动捕LED灯控制电路板；电源转换板同时具备电压监测功能，用于实时监测电池电压，并在电池电压低于下限设定值时，通过第二LED指示灯提示。

进一步的，所述小握把采用8.4V的第二电池供电，第二充电口为micro USB；设置在所述小握把内的控制电路板具备电压转换电路和电压采样电路；电压转换电路将8.4V电压转换为3.3V工作电压，然后再供应给按钮和摇杆；电压采样电路采集电池电压信息，并在电池电压低于下限设定值时，通过第三LED指示灯提示。

进一步的，所述上位机为背负式计算机。

进一步的，每个所述小握把具有唯一的PANID身份识别，micro USB充电口还用于检测所述小握把的PANID。

本发明的有益效果为：本发明结构简单紧凑，能够完成训练参训人员操作防空武器模拟器便携式防空导弹的同时实现显示动作与VR虚拟场景参训人员动作的完美统一，具有推广应用前景。

附图说明

图1所示为本发明实施例一种单兵携带式防空武器仿真模拟器的结构示意图。

图2所示为实施例中动捕模块控制盒和小握把组合示意图。

图3所示为实施例中小握把的示意图。

图4所示实施例中小握把电气原理图。

图中：1-模型前端；2-模型后端；3-动捕模块控制盒；4-小握把；41-上按钮；42-中按钮；43-下按钮；44-摇杆。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。

如图1所示，本发明实施例一种单兵携带式防空武器仿真模拟器，包括动捕模块控制盒3、小握把4、模型前端1、模型后端2。作为一个优选实施例，仿真模拟器总长700mm。模型前端1采用60mm口径壁厚2mm铝管加锥形帽组成，动捕模块控制盒3采用125mm*125mm方管铝型材作为外壳，两头采用铝板做成盒盖，铝型材方管与盒盖之间通过螺钉锁紧密封，模型后端2采用60mm口径铝管制成。模型前端1与模型后端2均采用法兰和动捕模块控制盒3连接成一体。动捕模块控制盒3下方连接小握把4。小握把4上安装有3个按钮、1个摇杆44、1个LED灯、1个圆形开关和一个micro USB充电口。

防空武器仿真模拟器的电路部分主要由动捕模块控制盒3和模拟导弹发射操作部分的小握把4两大部分组成。动捕模块控制盒3主要用于采集武器的姿态变化数据，小握把4用于模拟参训人员操作武器动作和参训人员移动。

在一个具体实施例中，动捕模块控制电路板安装于动捕模块控制盒3内，包含11个第一LED灯和2个PD，第一LED灯和PD分别布置于动捕模块控制盒3的左面、上面和右面。模拟训练过程中第一LED灯有规律的闪烁，VR场景中布置的摄像头采集第一LED灯的位置变化数据，将模拟器姿态数据处理后与后台VR虚拟模型融合，从而现实动作与虚拟模型动作一致。动捕模块控制盒3下面安装有第一充电口和第一电源开关，左面还安装有1个双色第二LED灯。动捕模块采用11.1V锂电池供电，电池安装于电池盒内，电池盒固定于动捕模块控制盒3底部。锂电池采用专用充电器充电。第一电源开关用于开关动捕模块控制盒3的第一电源。双色第二LED灯用于指示电量，正常情况下第二LED灯为绿色，当电池电量低于低电压阈值时第二LED灯由绿色变为红色。此时必须对第一电源进行充电，否则无法保证能够在训练过程中武器能够正常使用。

在一个具体实施例中，小握把4前端安装有1个双色第三LED灯和3个按钮，后端装有1个摇杆44，小握把4底部安装有1个micro USB充电口(第二充电口)和1个第二电源开关。双色第三LED灯用于指示小握把4电量情况，电量充足时，第三LED灯显示为绿色，电量低于充电设定值时，第三LED灯显示红色。3个按钮用于模拟武器操作动作。最上方的上按钮41为自锁按钮，当上按钮41按下后不会自动弹回，需要再按一下才能够自动弹回。此按钮用于模拟武器开/关，按钮按下表示武器打开，按钮弹起表示武器关闭；中按钮42和下按钮43为自复位按钮，用手按下按钮后，电路导通，当手指抬起释放按钮后，电路断开。中按钮42用于模拟武器瞄准，按压此按钮调整导弹发射的抛物线轨迹。前方的下按钮43用于模拟武器发射，当导弹发射的抛物线轨迹调整到正确位置后，按压下按钮43发射导弹。摇杆44用于模拟参训人员移动，摇杆44方向的上下左右移动，分别代表VR虚拟场景中参训人员前后左右方位的移动。优选的，摇杆44中心可配备一个自复位按钮，按压摇杆44可以使此按钮导通。此按钮暂时预留，可以根据需要添加相应功能。小握把4底部的圆形第二电源开关，用于控制小握把4电源的通断。Micro USB口用于给小握把4内部的8.4V锂电池充电和设置小握把4的PANID。

动捕模块控制盒3和小握把4属于独立模块，没有电气连接，独立供电，独立通讯。

在一个优选实施例中，动捕模块控制盒3采用11.1V锂电池供电，充电口为小号DC圆形插座。11.1V电源供到电源转换板，电源转换板再将11.1V电压转为3.3V电压供应给动捕LED灯控制板。电源转换板同时具备电压监测功能，用于实时监测电池电压，并在电池电压低于下限设定值时，通过第二LED指示灯提示。

在一个优选实施例中，小握把4采用8.4V锂电池供电，充电口为micro USB。小握把4内部控制电路板具备电压转换电路和电压采样电路。电压转换电路将8.4V电压转换为3.3V电压，然后再供给其他控制模块。电压采样电路通过ADC将电池电压采集回来，经过MCU分析后，通过LED灯指示电池是否要充电。如果LED灯为绿色，表示小握把电池电量充足，如果LED灯为红色，则表示小握把4电池电量低，需要给电池充电。

参训人员操作防空武器模拟器时，防空武器模拟器通讯系统根据参训人员操作动作实时将武器动作数据帧发送给背负式计算机，其中武器动作包括：开上按键41、开中按键42、开下按键43和操作摇杆44。防空武器模拟器小握把4上报给背负式计算机的武器动作帧携带摇杆位置坐标采样信息，指示VR虚拟参训人员移动坐标。

优选的，每个参训人员配备一台背负式计算机和几种武器，所有武器与背负式计算机具有相同的PANID，形成独立的ZigBee网络。背负式计算机作为网络的主机，武器作为网络的从机。防空武器模拟器便携式防空导弹作为一个从机，开机后与背负式计算机自动组网，当参训人员操作防空武器模拟器防空导弹下方配备的小握把4时，小握把4的ZigBee模块将参训人员操作按钮的信息实时发送给背负式计算机，计算机收集到小握把4发送来的信息后，将信息与VR虚拟场景中参训人员的操作动作进行同步，实现模拟训练。训练过程中参训人员每操作一个按钮或每操作一次摇杆，小握把都会向背负式计算机发送一次数据，不同的按钮对应不同的数据帧。

优选的，每个防空武器模拟器便携式防空导弹配备一个小握把4，每个小握把4具备唯一的PANID(网络标识符)。配备防空武器模拟器便携式防空导弹的参训人员同时还配备一个背负式计算机和其他武器装备，防空武器模拟器便携式防空导弹的PANID与背负式计算机以及其他武器装备的PANID相同，所有装备开机后可以自动组网形成一个独立的ZigBee网络。每套装备配备一个U盘外形的背负式计算机用的ZigBee接收器和1个U盘外形的PANID设置模块，ZigBee接收器和PANID设置模块具有唯一PANID，不能修改。每套装备以背负式计算机为主机，其余武器为从机。主机作为ZigBee网络的协调器，从机为路由器。原则上，不允许参训人员随意交换使用武器。若因特殊原因需要更换防空武器模拟器防空导弹，需要参训人员打开新防空武器模拟器防空导弹电源，将PANID设置模块插入防空武器模拟器防空导弹的micro USB接口内，防空武器模拟器防空导弹检测到PANID设置模块后自行读取PANID设置模块中的PANID，更新防空武器模拟器防空导弹中原来的PANID。当新防空武器模拟器防空导弹的PANID与背负式计算机一致后，防空武器模拟器防空导弹加入这套装备的ZigBee网络，可以开始正常训练。

本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (10)

1.一种单兵携带式防空武器仿真模拟器，其特征在于，所述仿真模拟器包括模型前端、模型后端、动捕模块控制盒和小握把；

所述动捕模块控制盒，用于实时获取所述仿真模拟器的位置姿态数据，并与上位机进行信息交互；

所述模型前端为锥形，所述模型后端为筒状；所述模型前端、模型后端分别固定连接在所述动捕模块控制盒的前后两侧；所述模型前端、模型后端、动捕模块控制盒共同呈现出便携式防空武器的仿真形状；

所述小握把固定连接在所述动捕模块控制盒的下端，所述小握把上设置有若干个按钮和一个摇杆，用以模拟防空武器训练时的设定动作。

2.如权利要求1所述的单兵携带式防空武器仿真模拟器，其特征在于，所述小握把的前侧设置有3个所述按钮，与所述按钮相对的一侧设置所述摇杆；

所述按钮包括上按钮、中按钮和下按钮；所述上按钮用于模拟防空武器的开关，按下时表示防空武器打开，弹起时表示防空武器关闭；所述中按钮用于模拟防空武器瞄准，通过按压所述中按钮调整导弹发射的抛物线轨迹；所述下按钮用于模拟防空武器发射，按下所述下按钮时发射导弹；

所述摇杆用于模拟参训人员移动，所述摇杆的上下左右移动，分别代表VR虚拟场景中参训人员前后左右方位的移动；

所述按钮的位置状态信息、摇杆的移动信息均通过无线网络与上位机交互。

3.如权利要求2所述的单兵携带式防空武器仿真模拟器，其特征在于，所述上按钮为自锁按钮，所述中按钮、下按钮均为自复位按钮。

4.如权利要求1所述的单兵携带式防空武器仿真模拟器，其特征在于，所述动捕模块控制盒为正方体形状，所述动捕模块控制盒的前侧与所述模型前端固定连接，后侧与所述模型后端固定连接；所述动捕模块控制盒的左侧、上侧及右侧分别布置有多个第一LED灯，使用时第一LED灯闪烁，通过摄像头捕捉多个第一LED灯的位置换算出所述动捕模块控制盒的位置姿态。

5.如权利要求1所述的单兵携带式防空武器仿真模拟器，其特征在于，所述模型前端由口径60mm、壁厚2mm的铝管加锥形帽组成，所述模型后端由口径60mm的铝管制成；所述动捕模块控制盒采用125mm*125mm方管铝型材作为外壳，两端部采用铝板做成盒盖，铝型材方管与盒盖之间通过螺钉锁紧密封，所述仿真模拟器总长为700mm。

6.如权利要求1-5任一项所述的单兵携带式防空武器仿真模拟器，其特征在于，所述动捕模块控制盒的下部设置有第一电池、第一电源开关和第一充电口；所述小握把底端安装有第二电池、第二电源开关和第二充电口。

7.如权利要求6所述的单兵携带式防空武器仿真模拟器，其特征在于，所述动捕模块控制盒采用11.1V的第一电池供电，第一充电口为DC圆形插座；第一电池供电到电源转换板，电源转换板再将11.1V电压转为3.3V工作电压供应给动捕LED灯控制电路板；电源转换板同时具备电压监测功能，用于实时监测电池电压，并在电池电压低于下限设定值时，通过第二LED指示灯提示。

8.如权利要求6所述的单兵携带式防空武器仿真模拟器，其特征在于，所述小握把采用8.4V的第二电池供电，第二充电口为micro USB；设置在所述小握把内的控制电路板具备电压转换电路和电压采样电路；电压转换电路将8.4V电压转换为3.3V工作电压，然后再供应给按钮和摇杆；电压采样电路采集电池电压信息，并在电池电压低于下限设定值时，通过第三LED指示灯提示。

9.如权利要求1所述的单兵携带式防空武器仿真模拟器，其特征在于，所述上位机为背负式计算机。

10.如权利要求8所述的单兵携带式防空武器仿真模拟器，其特征在于，每个所述小握把具有唯一的PANID身份识别，micro USB充电口还用于检测所述小握把的PANID。

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