CN114136147B - 迫击炮模拟训练系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种迫击炮模拟训练系统及方法。在一具体实施方式中，该系统包括：用于响应于装定操作而调整炮管姿态的模拟迫击炮，设置有击发感应器和固定在炮管上的激光器；模拟炮弹，设置有用于确定装药号的设定装置；计算机设备，用于确定训练任务并分别控制第一显示装置和模拟激光测距仪的目镜显示屏显示包含目标的第一训练场景；模拟激光测距仪，用于获取目标的距离、方向角和高低角；击发感应器，用于在感测到装弹操作时发送启动信号，使激光器发射激光，并使计算机设备：控制图像采集器采集包含激光点的图像，根据激光点位置及地形数据计算得到炮管姿态，结合装药号进行弹道计算以得到炸点位置，并控制第一显示装置显示炸点。

Description

迫击炮模拟训练系统及方法

技术领域

本发明涉及军事训练技术领域。更具体地，涉及一种迫击炮模拟训练系统及方法。

背景技术

迫击炮是对目标实施曲射的一种火炮，为部队基本的火力支援和压制武器，在部队内大量配置。其最大本领是杀伤近距离或在山丘等障碍物后面的敌人，用来摧毁轻型工事或桥梁等，也可用于施放烟幕弹和照明弹。为了提高和保持战斗力，每年要进行必要的实弹射击训练，但由于实弹射击对场地要求严格，训练保障复杂，加上安全问题，每年只能进行有限的实弹射击检验，难以作为日常性的训练手段，所以大量的日常训练为非实弹的模拟训练。目前，部队缺乏有效的模拟训练手段，只能按口令进行简单的操炮，操作精度、射击效果等均无法检验，难以有效提高训练水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种迫击炮模拟训练系统及方法，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供了一种迫击炮模拟训练系统，包括计算机设备、第一显示装置、图像采集器、模拟激光测距仪、至少一个模拟迫击炮和模拟炮弹；其中，模拟激光测距仪包括目镜显示屏，所述模拟迫击炮设置有激光器和击发感应器，所述激光器固定在所述模拟迫击炮的炮管上，所述模拟炮弹设置有装药号设定装置；

所述计算机设备，用于响应于任务设置操作，确定训练任务并分别控制所述第一显示装置和所述目镜显示屏显示包含目标的第一训练场景；

所述模拟激光测距仪，用于获取所述目镜显示屏显示的第一训练场景中的目标的距离、方向角和高低角；

所述模拟迫击炮，用于响应于装定操作，调整炮管姿态；

所述装药号设定装置，用于响应于设定操作，确定所述模拟炮弹的装药号；

所述击发感应器，用于在感测到将所述模拟炮弹置入所述模拟迫击炮的炮管的装弹操作时分别向所述计算机设备和激光器发送启动信号；

所述激光器，用于响应于启动信号发射激光；

所述计算机设备，用于响应于所述启动信号控制所述图像采集器采集包含激光点的图像，识别所述图像中的激光点位置，根据所述激光点位置及所述第一训练场景的地形数据计算得到所述炮管的炮管姿态，根据所述炮管的炮管姿态和模拟炮弹的装药号进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置，并控制所述第一显示装置在显示的第一训练场景中显示炸点。

可选地，所述计算机设备，还用于控制所述目镜显示屏在显示的第一训练场景中显示炸点，所述模拟激光测距仪，还用于获取所述目镜显示屏显示的第一训练场景中的炸点的距离、方向角和高低角。

可选地，所述模拟迫击炮还设置有用于感测所述炮管的姿态数据的姿态传感器和用于将所述姿态数据发送至所述计算机设备的通信装置，所述计算机设备，用于根据所述激光点位置及所述第一训练场景的地形数据计算得到所述炮管的炮管姿态包括：根据所述激光点位置、所述姿态数据和所述第一训练场景的地形数据计算得到所述炮管的炮管姿态。

可选地，所述击发感应器为近场通信读卡器，所述模拟炮弹还设置有用于在所述模拟炮弹置入所述模拟迫击炮后向所述读卡器发送装药号信息的电子标签，所述通信装置还用于将所述近场通信读卡器获取的装药号信息发送至所述计算机设备。

可选地，所述计算机设备，用于根据所述炮管的炮管姿态和模拟炮弹的装药号进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置包括：根据模拟炮弹的弹形系数、推力系数和装药号及所述炮管的炮管姿态进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置。

可选地，所述计算机设备，用于根据所述炮管的炮管姿态和模拟炮弹的装药号进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置包括：根据所述炮管的炮管姿态、模拟炮弹的装药号和所述第一训练场景的气象数据进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置。

可选地，所述计算机设备，还用于基于所述弹道计算得到所述炸点对应的弹丸速度和入射角度，根据弹丸速度和入射角度计算得到所述炸点的爆炸效果，并分别控制所述第一显示装置和所述目镜显示屏在显示的第一训练场景中显示对应所述爆炸效果的炸点。

可选地，所述迫击炮模拟训练系统还包括扬声器，所述计算机设备，还用于在分别控制所述第一显示装置和所述目镜显示屏在显示的第一训练场景中显示炸点的同时，控制所述扬声器播放爆炸音效。

可选地，所述系统还包括用于显示第二训练场景的第二显示装置。

本发明第二方面提供了一种基于上述迫击炮模拟训练系统的迫击炮模拟训练方法，包括：

计算机设备响应于任务设置操作，确定训练任务并分别控制第一显示装置和目镜显示屏显示包含目标的第一训练场景；

模拟激光测距仪获取所述目镜显示屏显示的第一训练场景中的目标的距离、方向角和高低角；

模拟迫击炮响应于装定操作，调整炮管姿态；

装药号设定装置响应于设定操作，确定所述模拟炮弹的装药号；

击发感应器在感测到将所述模拟炮弹置入所述模拟迫击炮的炮管的装弹操作时分别向所述计算机设备和激光器发送启动信号；

激光器响应于启动信号发射激光；

计算机设备响应于所述启动信号控制所述图像采集器采集包含激光点的图像，识别所述图像中的激光点位置，根据所述激光点位置及所述第一训练场景的地形数据计算得到所述炮管的炮管姿态，根据所述炮管的炮管姿态和模拟炮弹的装药号进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置，并分别控制所述第一显示装置和所述目镜显示屏在显示的第一训练场景中显示炸点。

本发明的有益效果如下：

本发明所述的迫击炮模拟训练系统，可实现在室内进行基于战场环境和实弹背景的迫击炮模拟训练，可实现集侦察、指挥、装定诸元、射击、目标毁伤、修正等为一体的多种训练类型的协同模拟训练，在指挥员、侦察兵、计算兵、各炮手的共同协作下，用实弹射击相同的要领和射击法则协同完成完整的射击过程，可实现操作手法和指挥方式与实弹射击完全一致来保证训练效果，可以使多角色的作战人员均得到有效的锻炼，从而整体提高部队的作战水平。另外，也可根据需求实现单科目模拟训练。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明实施例提供的迫击炮模拟训练系统的示意图。

图2示出模拟迫击炮的示意图。

图3示出模拟炮弹的示意图。

图4示出第一显示装置显示的包含目标和炸点的第一训练场景的示意图。

图5示出目镜显示屏显示的包含目标和炸点的第一训练场景的示意图。

图6示出第一显示装置显示的包含被炸毁目标的第一训练场景的示意图。

图7示出模拟训练主界面的示意图。

图8示出协同训练类型设置界面的示意图。

图9示出协同训练科目设置界面的示意图。

图10示出训练数据监控界面的示意图。

图11示出成绩评定界面的示意图。

图12示出单项训练主界面的示意图。

图13示出侦察(计算)兵单项训练界面的示意图。

图14示出正运算训练界面的示意图。

图15示出答题界面的示意图。

图16示出本发明实施例提供的迫击炮模拟训练方法的流程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

目前，为了提高和保持战斗力，每年要进行必要的迫击炮实弹射击训练，但由于实弹射击对场地要求严格，训练保障复杂，加上安全问题，每年只能进行有限的实弹射击检验，难以作为日常性的训练手段，所以大量的日常训练为非实弹的模拟训练。目前，部队缺乏有效的模拟训练手段，只能按口令进行简单的操炮，操作精度、射击效果等均无法检验，难以有效提高训练水平。进一步，发明人认为，现有的部分迫击炮模拟训练器材基本上是基于单炮的操作模拟训练，缺乏战场环境模拟和协同训练模拟，无法作为迫击炮协同综合训练手段。在实战中，侦察、计算、指挥、操炮、射击、效果分析、修正等环节均要有过硬的技术和手段，而这些技术和手段必须在日常训练中得到充分而扎实的训练，并要经过反复的协同才能掌握。这样就急需提供一套适用于协同训练的、集多种功能为一体的、基于实战背景的训练手段，以期解决现有的训练手段存在的无战术背景、无真实目标、无精度检验、无修正指挥、无协同作业等问题。

有鉴于此，如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种迫击炮模拟训练系统，包括计算机设备110、第一显示装置120、图像采集器130、模拟激光测距仪140、至少一个模拟迫击炮150和模拟炮弹(图1中未示出)；其中，模拟激光测距仪140包括目镜显示屏；如图2所示，所述模拟迫击炮150设置有激光器151和击发感应器，所述激光器151固定在所述模拟迫击炮150的炮管152上；如图3所示，模拟炮弹210设置有装药号设定装置211；

所述计算机设备110，用于响应于任务设置操作，确定训练任务并分别控制所述第一显示装置120和所述目镜显示屏显示包含目标的第一训练场景；

所述模拟激光测距仪140，用于获取所述目镜显示屏显示的第一训练场景中的目标的距离、方向角和高低角；

所述模拟迫击炮150，用于响应于装定操作，调整炮管姿态；

所述装药号设定装置211，用于响应于设定操作，确定所述模拟炮弹210的装药号；

所述击发感应器，用于在感测到将所述模拟炮弹210置入所述模拟迫击炮150的炮管152的装弹操作时分别向所述计算机设备110和激光器151发送启动信号；

所述激光器151，用于响应于启动信号发射激光；

所述计算机设备110，用于响应于所述启动信号控制所述图像采集器130采集包含激光点的图像，识别所述图像中的激光点位置，根据所述激光点位置及所述第一训练场景的地形数据计算得到所述炮管152的炮管姿态(方向角和高低角)，根据所述炮管152的炮管姿态和模拟炮弹210的装药号进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置，并控制所述第一显示装置120在显示的第一训练场景中显示炸点，如图4所示。

本实施例提供的迫击炮模拟训练系统，以模拟激光测距仪140模拟观察所，以模拟迫击炮150模拟迫击炮阵地，以第一显示装置120显示的第一训练场景模拟战场，以第一显示装置120显示的第一训练场景中的敌方工事等为目标，可实现在室内进行基于战场环境和实弹背景的迫击炮模拟训练，可实现集侦察、指挥、装定诸元、射击、目标毁伤、修正等为一体的多种训练类型的协同模拟训练，在指挥员、侦察兵、计算兵、各炮手的共同协作下，用实弹射击相同的要领和射击法则协同完成完整的射击过程，可实现操作手法和指挥方式与实弹射击完全一致来保证训练效果，可以使多角色的作战人员均得到有效的锻炼，从而整体提高部队的作战水平。另外，也可根据需求实现单科目模拟训练。

本实施例提供的迫击炮模拟训练系统具有简便、实用、易操作、易布置撤收等设计优点，可通过采用与部队实装仿真度较高的器材，减少模拟装备可能带来的额外或孤僻动作；尽量保证模拟训练过程同实弹射击保持一致的观察、指挥、修正和操作手法。

在一个具体示例中，如图1所示，第一显示装置120为投影仪，投影仪出光成像在幕布121上。例如，第一显示装置还可以为LCD显示屏、OLED显示屏、QLED显示屏等。

在一个具体示例中，计算机设备110在确定训练任务后，分别控制第一显示装置120和所述目镜显示屏显示的包含目标的第一训练场景可模拟普通中等起伏地形、大高差山地地形、湖泊及水网地形、沙漠、丘陵、高原、丛林等多种地形，各地形均可模拟白天、夜间、雾、雨、雪等多种气象条件，仿真地形幅员可达10km×10km。战场环境仿真的关键是地形的仿真。地形的仿真要求实时、逼真的描述野外的地形环境，涉及到地形的建模、存取、组织、处理等诸多方面的专业技术，计算机设备110采用数字高程模型与遥感地形相结合的方法对常用训练地形和预想作战地域进行三维场景仿真，实时模拟目标和炸点，计算目标毁伤效果并模拟出目标被毁伤后的状态，并且与模拟激光测距仪140、模拟迫击炮150等配合实现作战要素在虚拟空间中的精确定位。

接续前述示例，模拟激光测距仪140用以模拟观察所配置的实装激光测距仪，外形与实装激光测距仪相同，内含目镜显示屏、陀螺仪、通信电路等。其可逼真显示视场内景象和目标，供侦察兵进行观测侦察作业，测定目标，操作方法流程与实装激光测距仪相一致。镜内场景的视场大小与实装激光测距仪相同。模拟激光测距仪140设置的目镜显示屏可用于侦察兵观察地形、寻找目标等，模拟激光测距仪140可设置例如陀螺仪的角度传感器，当侦察兵操作模拟激光测距仪140时在目镜微显示屏中显示的第一训练场景中寻找、确定目标时，陀螺仪会感测到模拟激光测距仪140的方向和高低转动量从而实时改变目镜显示屏显示的场景图像，当镜内十字线与目标重叠时，侦察兵可通过例如按压测距按键的锁定操作来测量目标，模拟激光测距仪140可自动计算目标的距离、方向角、高低角，并通过目镜显示屏的显示窗口进行显示，其中，目标的距离可由模拟激光测距仪140或计算机设备110根据第一训练场景的场景数据获取，需要说明的是，训练场景中各物体的距离都是根据场景数据可直接得到或可精确计算得到的。在侦察兵得到目标的距离、方向角、高低角后，即可告知计算兵，由计算兵根据目标的距离、方向角、高低角，结合事先通报的战队队形(模拟迫击炮150的位置)、由场景数据获取的包括风向、风速、气温、气压等气象数据计算得到迫击炮的包括表尺(高低)、方向、装药号的开始诸元，实现对计算兵的训练，其中，计算兵的计算可依据射表进行，射表是利用外弹道学的经验公式计算炮弹在不同仰角、不同条件下的弹道信息，并利用在靶场大量试射的实验数据，最终整合得到的。

接续前述示例，如图2所示，模拟迫击炮150包括固定的底座154、炮管152、方向机155、高低机156和支架157，模拟迫击炮150按照迫击炮型号定制炮管152、支架157及底座154等部件，如：87式82mm迫击炮，89A式60mm迫击炮等，其尺寸、重量与实装迫击炮一致，设计要求为所有卡口处的制作精度与实装迫击炮误差在0.1mm内，外观尺寸误差在1mm以内。其中，为了增加通用性，支架157和底座154可直接使用实装迫击炮的支架和底座代替。模拟迫击炮150的支架157与实装迫击炮操作手法一致，方向机155、高低机156等转动机构的阻尼系数与实装迫击炮一致，底座154可考虑了地胶防滑要求而做出调整，但需保证与实装迫击炮底座操作一致。另外，炮管152设置有瞄准镜支架，以支持安装实装瞄准镜。其中，炮管152的底部设置有例如配合可转动盖板或简单开口的卸弹机构153，以便于卸弹。装定操作例如由炮手通过模拟迫击炮150的方向机155和高低机156实现对炮管152的方向、高低的调节，以装定开始诸元，其中，在训练过程中，开始诸元是由计算兵计算得到后报告给指挥员，指挥员下达射击口令告知炮手的。底座154固定，则模拟迫击炮150与幕布121的相对位置固定，计算机设备110即可根据模拟迫击炮150与幕布121之间的固定相对位置，将模拟迫击炮150模拟在虚拟的第一训练环境中，使模拟迫击炮150的炮管姿态对弹道产生的影响同实弹射击一致，这样模拟迫击炮150的操作手法就可以同实弹射击完全一致，避免了模拟训练的多余动作。

接续前述示例，激光器151固定在所述模拟迫击炮150的炮管152上，使得激光器151的出射激光方向与炮管152的模拟出射炮弹方向之间的夹角固定，在炮手对模拟迫击炮150进行装定操作时激光器151的出射激光方向与炮管152的模拟出射炮弹方向同步转动，这样，计算机设备110就可以根据识别图像采集器130采集的包含激光点的图像中激光点位置及预知或可计算得到的第一训练场景的地形数据计算得到炮管152的炮管姿态，作为弹道计算的原始数据以及作为模拟迫击炮150操作精度的存档。

接续前述示例，本实施例提供的迫击炮模拟训练系统，可同时设置多个模拟迫击炮150以同时训练多个炮手，其中，每个模拟迫击炮150配置一发模拟炮弹210。模拟炮弹210尺寸与实弹完全一致，弹体上设置有例如设定面板的装药号设定装置211，用以炮手设置装药号(装药号关联到炮弹底部药包数量)，从而达到和实弹一致的训练效果。设计上，模拟炮弹210装填寿命大于6000次，装填误报率小于1/1000；模拟炮弹210尺寸(外径)与实装炮弹误差小于1mm。另外，考虑炮弹到对底座的冲击，所以可适当减轻模拟炮弹210的重量。炮手按实弹射击手法从炮管152的炮口装弹发射，模拟炮弹210进入炮管152(落到炮管152底部)时，击发感应器感应而模拟本炮击发。炮弹可便捷地从卸弹机构153取出并继续发射，发射速度不低于每分种10发。

在一种可能的实现方式中，所述模拟迫击炮150设置有例如蓝牙模块等无线通信模块的通信装置，所述击发感应器为近场通信读卡器，所述模拟炮弹210还设置有用于在所述模拟炮弹210置入所述模拟迫击炮150后向所述读卡器发送装药号信息的电子标签，所述通信装置用于将所述近场通信读卡器获取的装药号信息发送至所述计算机设备110。

这样，在模拟炮弹210置入炮管152后靠近近场通信读卡器时，可通过近场通信读卡器能够读取到电子标签发送的装药号信息来判定已进行装弹操作，从而判定本炮击发而通过通信装置向计算机设备110发送作为启动信号的装药号信息(通过一次数据传输完成两个功能)，并通过例如内部数据线向激光器151发送启动信号。

另外，也可在模拟炮弹210设置无线通信模块而直接将装药号信息发送至所述计算机设备110，击发感应器还可为设置在炮管152底部的压力传感器等，在感测到模拟炮弹210落到底部时，通过通信装置向计算机设备110启发送动信号，并通过例如数据线向激光器151发送启动信号。

在一种可能的实现方式中，所述迫击炮模拟训练系统还包括扬声器，所述计算机设备110，还用于在分别控制所述第一显示装置120和所述目镜显示屏在显示的第一训练场景中显示炸点的同时，控制所述扬声器播放爆炸音效。

由此，可通过例如立体音响设备的扬声器来模拟例如炮弹发射音、弹道音、爆炸音和战场环境音等各种战场音效，使得模拟训练更为接近实战，可进一步提升训练效果。

在一种可能的实现方式中，所述计算机设备110，还用于控制所述目镜显示屏在显示的第一训练场景中显示炸点，所述模拟激光测距仪140，还用于获取所述目镜显示屏显示的第一训练场景中的炸点的距离、方向角和高低角。

这样，还可根据侦察兵对炸点的距离、方向角、高低角的测量，完成后续的射击修正，例如，指挥员根据侦察兵报告的炸点的距离、方向角、高低角，按照射击法则进行射击修正以继续射击，直到击中目标，实现更为完整的训练流程。需要说明的是，侦察兵操作模拟激光测距仪140测量炸点与测量目标的方式相似。侦察兵操作模拟激光测距仪140时在目镜微显示屏中显示的第一训练场景中确定炸点的目镜微显示屏显示画面如图5所示，第一显示装置120显示的击中目标的画面如图6所示。

在一种可能的实现方式中，所述模拟迫击炮150还设置有用于感测所述炮管152的姿态数据的姿态传感器和用于将所述姿态数据发送至所述计算机设备110的通信装置，所述计算机设备110，用于根据所述激光点位置及所述第一训练场景的地形数据计算得到所述炮管152的炮管姿态包括：根据所述激光点位置、所述姿态数据和所述第一训练场景的地形数据计算得到所述炮管152的炮管姿态。

由于仅依据激光点位置计算炮管152的炮管姿态可能会出现误差，因此，本实现方式引入例如设置在炮管152上的例如包括重力传感器的姿态传感器感测的炮管152的姿态数据进行与激光点位置的复合计算并结合第一训练场景的地形数据来综合计算得到炮管152的炮管姿态，可提升计算的精确性，定位解析精度可达到：方向0-01密位(mil)，高低0-01密位(mil)，解析误差超过2密位(mil)的概率不大于1/100。对于单个模拟迫击炮150发射或多个模拟迫击炮150同时发射的情况，可准确及时的解析出各模拟迫击炮150的炮管姿态，单个模拟迫击炮150发射延迟不大于0.1秒，多个模拟迫击炮150同时发射延迟不大于0.2秒。

在一种可能的实现方式中，所述计算机设备110，用于根据所述炮管152的炮管姿态和模拟炮弹210的装药号进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置包括：根据模拟炮弹210的弹形系数、推力系数和装药号及所述炮管152的炮管姿态进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置。

在一种可能的实现方式中，所述计算机设备110，用于根据所述炮管152的炮管姿态和模拟炮弹210的装药号进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置包括：根据所述炮管152的炮管姿态、模拟炮弹210的装药号和所述第一训练场景的气象数据进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置。

在一个具体示例中，计算机设备110基于C43(43年阻力定律)弹道系数，根据所述炮管152的炮管姿态、模拟炮弹210的弹形系数、推力系数及装药号和所述第一训练场景的气象数据，采用龙格-库达法进行弹道积分计算，实时积分得到弹丸的弹道轨迹，在第一训练场景的模拟地形中进行碰撞检测，将碰撞到目标或其他物体的位置作为炸点位置，从而得到第一训练场景中的炸点位置。射弹散布根据推力扰动和飞行扰动计算得出，计算结果与真实弹道的误差在0.3米以内。

其中，龙格-库塔法(Runge-Kutta methods)是数值分析中用于非线性常微分方程的解的重要的一类隐式或显式迭代法，其为一种在工程上应用广泛的高精度单步算法，包括著名的欧拉法，用于数值求解微分方程。

在一种可能的实现方式中，所述计算机设备110，还用于基于所述弹道计算得到所述炸点对应的弹丸速度和入射角度，根据弹丸速度和入射角度计算得到所述炸点的爆炸效果，并分别控制所述第一显示装置120和所述目镜显示屏在显示的第一训练场景中显示对应所述爆炸效果的炸点。例如，为炸点效果尽量接近实际，可在炸点出显示与爆炸效果对应的爆炸火光和爆炸烟雾。

这样，使得模拟训练更为接近实战，可进一步提升训练效果。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括用于显示第二训练场景的第二显示装置。在一个具体示例中，第二显示装置可以为投影仪，投影仪出光成像在幕布上。例如，第二显示装置还可以为LCD显示屏、OLED显示屏、QLED显示屏等。

由此，可实现间瞄射击的训练，即例如通过双投影仪进行双屏幕显示，操作模拟激光测距仪140的侦察兵所在的观察所和操作模拟迫击炮150的炮手所在的火炮阵地分开在不同的屏幕前，模拟激光测距仪140放置在显示包括目标的第一训练场景前，且目镜显示屏显示包括目标的第一训练场景，即，观察所所在的屏幕显示观察所前方的地形—包括目标的第一训练场景。而火炮阵地所在屏幕只显示阵地地形和瞄准点等，炮手不能直接观察到目标。

对于协同训练，本实施例提供的迫击炮模拟训练系统实现了指挥员与侦察兵、计算兵、炮手相结合、观察所与阵地相结合，包括侦察、指挥、计算、通信等多种要素在内的迫击炮作战部队综合协同训练。指挥员根据系统给定的射击条件及侦察兵对目标的测量结果，决定射击诸元，定下射击决心，选择射击手段，下达射击口令。各炮手接收指挥员口令并进行单独修正量计算，装定诸元与发射，系统按照自动探测的各炮实际方向和高低进行模拟发射，并根据弹道计算形成弹道，对目标或其他物体进行碰撞检测，产生爆炸和毁伤效果，并在显示装置上显示具体效果。之后，利用模拟激光测距机可测量炸点的距离、方向角和高低角以进行射击修正。并在射击结束时进行成绩评定。具体科目可包括：连夹叉法射击、连偏差法射击、连成果法射击、对运动目标射击、放列观察射击、单炮多发同时弹着法射击、简便射击、转移射等，其中，前4个科目均支持间瞄射击和放列观察射击，射击准备须采用双标杆法或方向盘法赋予基准射向。放列观察射击同时支持直接瞄准目标射击。操作手法和射击要领同实弹射击相同。

除协同训练外，本实施例提供的迫击炮模拟训练系统还可提供单项训练，以支持专业兵种技能训练，如：基本计算、整理测地成果、决定开始诸元、阵地计算等，能够随机生成题目、通报、计时、评分等，学员按照题目进行计算，得出结果可以同系统提供的标准答案进行比较，查找错误原因。具体科目包括：坐标正运算、坐标逆运算、三角边长计算、整理极距法连测成果、整理展开导线法连测成果、整理补助基线法连测成果、整理两点后方交会法连测成果、整理交会成果、夜间捕捉目标、简易法决定射击开始诸元、精密法决定射击开始诸元、成果法决定射击开始诸元、转移射、单独修正量的计算与使用、单独修正量综合表的调制和射击口令接受、记录与执行等。

下面，对使用本实施例提供的迫击炮模拟训练系统进行协同训练及单项训练的训练流程进行举例说明：

(1)放列观察射击的协同训练，训练流程包括：

S1-1、计算机设备110显示如图7所示的迫击炮模拟训练系统的模拟训练主界面，指挥员对图7所示界面中射击炮种选择控件和弹种选择控件进行点选操作，计算机设备110响应于该操作确定模拟迫击炮150模拟的迫击炮炮种及模拟炮弹210模拟的炮弹弹种；然后，指挥员对图7所示界面中的实炮协同训练控件进行点选操作，计算机设备110响应于该操作确定训练任务为协同训练任务并显示如图8所示的协同训练类型设置界面；然后，指挥员对图8所示界面中的放列观察射击控件进行点选操作，计算机设备110响应于该操作确定协同训练类型为放列观察射击并显示如图9所示的协同训练科目设置界面；然后，指挥员对图9所示界面中的连偏差法射击控件进行点选操作，计算机设备110响应于该操作确定协同训练科目为连偏差法并显示训练场景设置界面，计算机设备110响应于指挥员在训练场景设置界面的操作确定包含目标的训练场景，场景数据包括气象数据、地形数据等，训练场景中各物体的距离是计算机设备110预知或可以精确计算的数据。

S1-2、计算机设备110控制投影仪和模拟激光测距仪140的目镜显示屏显示包含目标的训练场景。

S1-3、通报射击条件和阵地条件，计算兵和各炮手记录条件后进行射击准备、调制阵地单独修正量表等。

S1-4、进行双标杆法赋予射向。投影仪在幕布121上投影显示的训练场景中显示远近两根标杆，各炮手按操作教程进行双标杆法赋予各炮基准射向。赋予好射向后，标定在预定位置投影显示的基本瞄准点，记录各炮瞄准点分划。另外，也可以采用方向盘法赋予基准射向，基本手法按教程规定。

S1-5、炮手射击准备完毕后，教练员操作计算机设备110进行目标设置，可选择目标类别和幅员，目标选定的操作方式例如在显示的训练场景中点击选定目标，目标显示后会出现提示音等，指挥员下达射击任务。

S1-6、侦察兵操作模拟激光测距仪140，在目镜显示屏显示的训练场景中寻找、确定目标，在侦察兵操作模拟激光测距仪140时，模拟激光测距仪140内的陀螺仪会感知到模拟激光测距仪140的方向和高低转动量从而实时改变目镜内的显示场景，当镜内十字线与目标重叠时，侦察兵按压激光测距仪140的测距按键，模拟激光测距仪140会自动计算目标的距离、方向、高低角，并通过目镜显示屏的显示窗口显示目标距离、方向角和高低角。

S1-7、侦察兵将目标的距离、方向角和高低角报告给计算兵，计算兵结合事先通报的战斗队形和气象条件等计算得到迫击炮的射击开始诸元(表尺、方向、装药号)，并报告指挥员。

S1-8、指挥员根据计算兵的报告下达射击口令。

S1-9、炮手根据口令中下达的表尺、方向，以大屏幕上基本瞄准点为方向转动依据，加上本炮单独修正量进行火炮操作，调整好水准气泡，根据口令中的装药号在例如设定面板的装药号设定装置211的相应按键上按压1秒种，待数字绿灯亮时表示已设置好装药。按操作规范，将模拟炮弹210从炮管口装入，模拟炮弹210滑落到底部时，击发感应器向计算机设备110和激光器151发出击发信号，激光器151出射激光。

S1-10、计算机设备110收到击发信号后，控制图像采集器130采集激光器151照射在幕布121上的激光点并识别激光点位置，同时采集模拟迫击炮150的姿态传感器(可与激光器151设置在同一壳体内，姿态传感器例如包括重力传感器、震动感应器等)感测的姿态数据，将激光点位置和姿态数据进行复合计算并结合具体地形数据综合计算炮管151实际的炮管姿态(包括高低和方向)。

S1-11、计算机设备110根据炮管姿态(高低和方向)和装药号，结合气象数据(气压、气温、风速、风向)等对迫击炮出射炮弹进行弹道积分运算(基于龙格-库达法和C43弹道系数)，实时积分计算出弹丸的轨迹弹道，在模拟地形中进行碰撞检测，当碰撞到目标或其他地物时，产生爆炸，在幕布121的投影画面和模拟激光测距仪140的目镜显示屏的显示画面呈现爆炸效果，并通过扬声器播放音效，其中，可根据弹丸速度和入射角度计算毁伤程度，即，目标毁伤程度，显示毁伤效果。

S1-12、侦察兵操作模拟激光测距仪140，在目镜显示屏显示的训练场景中寻找、确定炸点，用镜内十字线对准炸点位置，按压激光测距仪140的测距按键，模拟激光测距仪140会自动计算炸点的距离、方向、高低角，并通过目镜显示屏的显示窗口显示炸点距离、方向角和高低角。

S1-13、侦察兵将炸点的距离、方向角和高低角报告给指挥员，指挥员按射击法则进行射击修正，执行S1-8后的步骤以继续射击。目标被毁伤时会出现坍塌、浓烟、起火等明显特征，指挥员可通过幕布121的投影画面及时观察射击效果和弹群分布情况，直至完成任务。

其中，计算机设备110实时会记录每个模拟迫击炮150每次射击的装定诸元和装药号以及发射弹数，同时记录所有炸点数据和目标毁伤情况，并可通过如图10所示的训练数据监控界面展示给教练员。在射击结束后，可进入成绩评定，会对本次射击的反应时间、毁伤程度、所用弹药数量等进行综合成绩评定，显示如图11所示的成绩评定界面，该可查看到所有火炮的各次操作数据，供进行全面讲评、查找问题所在及总结射击经验。由此，可通过幕布121显示的双标杆实现室内赋予射向的模拟训练，并且各炮赋予射向的精度会直接影响以后的射击精度和效果，影响的射击误差同实弹射击一致。

上述S1-1至S1-13的放列观察射击的协同训练流程，可同时训练侦察兵、计算兵和炮手，在指挥员统一指挥下协同完成射击任务，操作手法和指挥方式同实弹射击完全一致，从而构成一个完整的、自带回路的射击流程。

另外，迫击炮模拟训练系统还支持直接瞄准目标射击。按照指挥员口令，各炮手不用进行双标杆法赋予射向，而直接利用瞄准镜(瞄准镜装定方向修正量，模拟迫击炮150装定表尺)直接瞄准幕布121显示画面中的目标进行射击。训练流程参考上述S1-5至S1-13，其中，S1-9中，炮手根据口令中下达的表尺方向，直接将装定好修正量的瞄准镜对准目标，不再使用基本瞄准点为方向转动依据。本实施例提供的迫击炮模拟训练系统，可实现直接利用实装瞄准镜对显示的目标进行直接瞄准射击或利用显示的基本瞄准点进行放列观察射击，操作手法和射击精度同实弹射击。

(2)间瞄射击的协同训练

与上述放列观察射击的协同训练的训练流程不同的是，间瞄射击的协同训练的训练流程中，通过双投影仪进行双屏幕显示，操作模拟激光测距仪140的侦察兵所在的观察所和操作模拟迫击炮150的炮手所在的火炮阵地分开在不同的幕布前，模拟激光测距仪140放置在第一投影仪的第一幕布(显示包括目标的第一训练场景)前，且目镜显示屏显示包括目标的第一训练场景，即，观察所所在的屏幕显示观察所前方的地形—包括目标的第一训练场景。而火炮阵地放置在第二投影仪的第二幕布前，第二幕布的显示画面只包括阵地地形和瞄准点等，炮手不能直接观察到目标。此外，间瞄射击的协同训练的训练流程中的射击条件通报、双标杆法赋予基准射向、指定目标、射击实施等流程均与上述放列观察射击的协同训练的训练流程类似。

(3)简便射击的协同训练

简便射击，是模拟野外迫击炮训练的简便射击科目，通过简便的操作完成射击任务，简便射击的协同训练的训练流程包括：

S3-1、炮手通过搂抱模拟迫击炮150的炮管152，赋予迫击炮高低角，并对准幕布的显示画面中的目标进行射击。

S3-2、在模拟迫击炮150触发击发后，计算机设备110根据激光点位置、姿态传感器感测的炮管姿态数据等信息实时计算迫炮管152的高低角和瞄准的方向，并进行弹道计算，幕布的显示画面显示炸点。

S3-3、继续射击修正，直至完成任务。

其中，计算机设备110可精确计算每次发射时的迫击炮高低角和方向，并精确计算炸点，从而使炮手熟练掌握搂炮赋予射角的技巧以及修正技巧，以快速掌握简便射击的射击要领。

(4)单项训练

计算机设备110显示如图12所示的单项训练主界面，包括侦察(计算)兵、炮长及瞄准手、军官等三类角色的单项训练，主要用于训练单兵技能，如：基本计算、整理成果、射击诸元计算、口令记录执行等。例如，计算兵对图12所示界面中的侦察(计算)兵控件进行点选操作后，计算机设备110响应于该操作显示如图13所示的侦察(计算)兵单项训练界面；计算兵对图13所示界面中的坐标正运算控件进行点选操作后，计算机设备110响应于该操作显示如图14所示的正运算训练界面，在图14所示的正运算训练界面中，计算兵可以点自动出题控件由系统自动出题，也可人工出题，从而方便的生成题目，教练员认为合理后，通报题目，题目会显示在幕布121上。如图15所示，投影仪在幕布121上投射的答题界面既显示题目，又显示考核标准，并开始计时。学员认清题目后，开始进行计算作业。教练员在作业完成后，通报标准答案，各学员可以对比标准答案，并根据所用时间进行成绩评估，查找不足。其中，所有单项练习科目均严格按照题目标准出题，且不重复，这样在反复的训练中提高受训者的作业水平。

综上，本实施例提供的迫击炮模拟训练系统，以模拟激光测距仪140模拟观察所，以模拟迫击炮150模拟迫击炮阵地，以第一显示装置120显示的第一训练场景模拟战场，以第一显示装置120显示的第一训练场景中的敌方工事等为目标，可实现在室内进行基于战场环境和实弹背景的迫击炮模拟训练，可实现集侦察、指挥、装定诸元、射击、目标毁伤、修正等为一体的多种训练类型的协同模拟训练，构成完整训练回路，在指挥员、侦察兵、计算兵、各炮手的共同协作下，用实弹射击相同的要领和射击法则协同完成完整的射击过程，可实现操作手法和指挥方式与实弹射击完全一致来保证训练效果，可以使多角色的作战人员均得到有效的锻炼，从而整体提高部队的作战水平。另外，也可根据需求实现单科目模拟训练。

本实施例提供的迫击炮模拟训练系统具有简便、实用、易操作、易布置撤收等设计优点，可通过采用与部队实装仿真度较高的器材，减少模拟装备可能带来的额外或孤僻动作；尽量保证模拟训练过程同实弹射击保持一致的观察、指挥、修正和操作手法。

经实践，在使用本实施例提供的迫击炮模拟训练系统进行训练后，作战人员的个人操炮能力以及协同作战能力均有大幅提高，尤其是一些难点课目，如：对运动目标射击、单炮多发同时弹着法射击、转移射、简便射击等实弹射击也难以训练的课目，使用本实施例提供的迫击炮模拟训练系统均可以得到完整而有效的训练。由于本实施例提供的迫击炮模拟训练系统有精确的评估功能，对于提高训练操作的精确性、诸元计算的准确性方面起到了检查和督促作用。炮手的成绩迅速提高，大大加快了对装备熟悉和掌握的程度，对训练大纲要求的所有训练科目均可进行了系统训练，可大幅提升考核成绩。

如图16所示，本发明的另一个实施例提供了一种基于上述迫击炮模拟训练系统的迫击炮模拟训练方法，包括如下步骤：

S161、计算机设备响应于任务设置操作，确定训练任务并分别控制第一显示装置和目镜显示屏显示包含目标的第一训练场景；

S162、模拟激光测距仪获取所述目镜显示屏显示的第一训练场景中的目标的距离、方向角和高低角；

S163、模拟迫击炮响应于装定操作，调整炮管姿态；

S164、装药号设定装置响应于设定操作，确定所述模拟炮弹的装药号；

S165、击发感应器在感测到将所述模拟炮弹置入所述模拟迫击炮的炮管的装弹操作时分别向所述计算机设备和激光器发送启动信号；

S166、激光器响应于启动信号发射激光；

S167、计算机设备响应于所述启动信号控制所述图像采集器采集包含激光点的图像，识别所述图像中的激光点位置，根据所述激光点位置及所述第一训练场景的地形数据计算得到所述炮管的炮管姿态，根据所述炮管的炮管姿态和模拟炮弹的装药号进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置，并分别控制所述第一显示装置和所述目镜显示屏在显示的第一训练场景中显示炸点。

本领域技术人员应当理解，上述步骤虽然按照S161至S167的顺序描述，但并不意味着一定按照这样的顺序执行，例如可以先执行S164，再执行S163，只要不违反逻辑。

需要说明的是，本实施例提供的迫击炮模拟训练方法与上述迫击炮模拟训练装置的原理及工作流程相似，相关之处可以参照上述说明，在此不再赘述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

还需要说明的是，在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种迫击炮模拟训练系统，其特征在于，包括计算机设备、第一显示装置、图像采集器、模拟激光测距仪、至少一个模拟迫击炮和模拟炮弹；其中，模拟激光测距仪包括目镜显示屏，所述模拟迫击炮设置有激光器和击发感应器，所述激光器固定在所述模拟迫击炮的炮管上，所述模拟炮弹设置有装药号设定装置；

所述计算机设备，用于响应于任务设置操作，确定训练任务并分别控制所述第一显示装置和所述目镜显示屏显示包含目标的第一训练场景；

所述模拟激光测距仪，用于获取所述目镜显示屏显示的第一训练场景中的目标的距离、方向角和高低角；

所述模拟迫击炮，用于响应于装定操作，调整炮管姿态；

所述装药号设定装置，用于响应于设定操作，确定所述模拟炮弹的装药号；

所述击发感应器，用于在感测到将所述模拟炮弹置入所述模拟迫击炮的炮管的装弹操作时分别向所述计算机设备和激光器发送启动信号；

所述激光器，用于响应于启动信号发射激光；

所述计算机设备，用于响应于所述启动信号控制所述图像采集器采集包含激光点的图像，识别所述图像中的激光点位置，根据所述激光点位置及所述第一训练场景的地形数据计算得到所述炮管的炮管姿态，根据所述炮管的炮管姿态和模拟炮弹的装药号进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置，并控制所述第一显示装置在显示的第一训练场景中显示炸点。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机设备，还用于控制所述目镜显示屏在显示的第一训练场景中显示炸点，所述模拟激光测距仪，还用于获取所述目镜显示屏显示的第一训练场景中的炸点的距离、方向角和高低角。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模拟迫击炮还设置有用于感测所述炮管的姿态数据的姿态传感器和用于将所述姿态数据发送至所述计算机设备的通信装置，所述计算机设备，用于根据所述激光点位置及所述第一训练场景的地形数据计算得到所述炮管的炮管姿态包括：根据所述激光点位置、所述姿态数据和所述第一训练场景的地形数据计算得到所述炮管的炮管姿态。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述击发感应器为近场通信读卡器，所述模拟炮弹还设置有用于在所述模拟炮弹置入所述模拟迫击炮后向所述读卡器发送装药号信息的电子标签，所述通信装置还用于将所述近场通信读卡器获取的装药号信息发送至所述计算机设备。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机设备，用于根据所述炮管的炮管姿态和模拟炮弹的装药号进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置包括：根据模拟炮弹的弹形系数、推力系数和装药号及所述炮管的炮管姿态进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机设备，用于根据所述炮管的炮管姿态和模拟炮弹的装药号进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置包括：根据所述炮管的炮管姿态、模拟炮弹的装药号和所述第一训练场景的气象数据进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机设备，还用于基于所述弹道计算得到所述炸点对应的弹丸速度和入射角度，根据弹丸速度和入射角度计算得到所述炸点的爆炸效果，并分别控制所述第一显示装置和所述目镜显示屏在显示的第一训练场景中显示对应所述爆炸效果的炸点。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述迫击炮模拟训练系统还包括扬声器，所述计算机设备，还用于在分别控制所述第一显示装置和所述目镜显示屏在显示的第一训练场景中显示炸点的同时，控制所述扬声器播放爆炸音效。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于显示第二训练场景的第二显示装置。

10.一种基于如权利要求1-9中任一项所述的迫击炮模拟训练系统的迫击炮模拟训练方法，其特征在于，包括：

计算机设备响应于任务设置操作，确定训练任务并分别控制第一显示装置和目镜显示屏显示包含目标的第一训练场景；

模拟激光测距仪获取所述目镜显示屏显示的第一训练场景中的目标的距离、方向角和高低角；

模拟迫击炮响应于装定操作，调整炮管姿态；

装药号设定装置响应于设定操作，确定所述模拟炮弹的装药号；

击发感应器在感测到将所述模拟炮弹置入所述模拟迫击炮的炮管的装弹操作时分别向所述计算机设备和激光器发送启动信号；

激光器响应于启动信号发射激光；

计算机设备响应于所述启动信号控制所述图像采集器采集包含激光点的图像，识别所述图像中的激光点位置，根据所述激光点位置及所述第一训练场景的地形数据计算得到所述炮管的炮管姿态，根据所述炮管的炮管姿态和模拟炮弹的装药号进行弹道计算以得到第一训练场景中的炸点位置，并分别控制所述第一显示装置和所述目镜显示屏在显示的第一训练场景中显示炸点。

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