CN115311923B - 一种基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统 - Google Patents
一种基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开一种基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统，包括：服务器，服务器中安装有中间件、导调控制软件、导调视景软件；导调视景软件通过中间件接收导调控制软件发送的目标控制指令，并基于目标控制指令对场景中的目标作出相应的操作，以及通过中间件接收相应子模拟器发送的目标击毁信息，驱动场景中对应的目标作出击毁动作，并实时发布目标的状态信息；多个子模拟器，每个子模拟器为多机协同训练系统的操作终端；子模拟器通过中间件实时接收导调视景软件发布的目标的状态信息，并更新相应目标在所有子模拟器三维场景中的状态；子模拟器和服务器在同一局域网络中通过中间件实现数据的双向传递，从而使所有子模拟器的场景中的信息保持一致。
Description
技术领域
本发明涉及无人机仿真训练技术领域，更具体地，涉及一种基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统。
背景技术
察打一体的无人机作为一种极具杀伤力的武器，能够使飞行员置身方舱之内而绝杀千里之外。为此，无人机作战成为了军事训练中的一大热点，无人机模拟训练器也相继被研发并投入使用，其可使日常培训不受时间、空间及空域的限制，大大提高了训练效率，降低了培训成本，同时也避免了实装培训导致的设备寿命损耗及学员误操作可能造成设备损坏的情况。
由于单机的模拟训练无法对学员的协同作战能力进行培训，因而无法适应真实的战场环境。而在真实战场中通常都是多机联合作战，其具有单机作战无可比拟的优势，多机联合可以实现协同感应、协同干扰、定时攻击和协同攻击等一系列作战任务。
为此，期待搭建一套能够完成无人机协同作战的仿真训练系统。
发明内容
本发明提出了一种基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统，能够实现多个无人机协同仿真训练。
为了实现上述目的，本公开实施例提供了一种基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统，包括：
服务器，所述服务器中安装有中间件、导调控制软件、导调视景软件；
所述导调视景软件通过所述中间件接收所述导调控制软件发送的目标设置信息和目标控制指令，并基于所述目标设置信息生成目标，基于所述目标控制指令对场景中的目标进行控制，以及通过所述中间件接收相应子模拟器发送的目标击毁信息，驱动场景中对应的目标作出击毁动作，并实时发布目标的状态信息；
多个子模拟器，每个所述子模拟器为所述多机协同训练系统的操作终端；所述子模拟器通过所述中间件实时接收所述导调视景软件发布的所述目标的状态信息，并更新相应目标在所有所述子模拟器三维场景中的状态；
所述子模拟器和所述服务器在同一局域网络中通过所述中间件实现数据的双向传递，从而使所有所述子模拟器的场景中的信息保持一致。
可选方案中，所述训练系统包括路由单元，所述路由单元用于使多个所述子模拟器和所述服务器处于同一局域网中且不发生IP冲突；
所述路由单元包括：
第一路由器、多个第二路由器、多个交换机；
每个所述子模拟器连接于一所述交换机，每一所述交换机通过各自的网线连接于所述第二路由器的LAN端口，每个所述第二路由器的WAN端口均通过各自的网线连接于所述第一路由器的LAN端口，所述第一路由器连接于所述服务器。
可选方案中，所述子模拟器还用于将各自的无人机的状态信息发送给所述中间件，所述中间件将所有的所述无人机的状态信息发送给所有的所述子模拟器，从而使所有的所述子模拟器中的无人机的状态保持一致。
可选方案中，若在设定时间内，所述子模拟器没有接收到其中一编号的无人机的状态消息，则认为该编号的无人机离线，所述子模拟器销毁该编号的无人机。
可选方案中，所述无人机的状态信息包括无人机的位置、姿态、起落架状态、携带武器类型和数量以及载荷姿态。
可选方案中，所述中间件包括RabbitMQ。
可选方案中，基于所述目标控制指令对场景中的目标进行控制包括：添加目标、重置目标、删除目标、编辑目标和控制目标运动。
可选方案中，所述导调控制软件还用于实时发布环境状态信息，所述子模拟器通过所述中间件接收所述环境状态信息，从而使所有的所述子模拟器中的环境状态保持一致。
可选方案中，所述环境状态信息包括：用于指示光照、雨、雪、雾、沙尘、风的信息。
可选方案中，所述子模拟器根据目标的编号生成或更新相应的目标的状态信息。
本发明的有益效果在于：
本发明使日常培训不受时间、空间及空域的限制，大大提高了训练效率，降低了培训成本，同时也避免了实装培训导致的设备寿命损耗及学员误操作可能造成设备损坏的情况；能够搭建更加真实的战场环境，通过多机联合仿真训练可以实现协同感应、协同干扰、定时攻击和协同攻击等一系列作战任务，对学员的协同作战能力进行培训；由于采用了中间件进行数据交互，使得该系统具有良好的扩展性，不仅限于无人机仿真训练领域，还可以方便地接入有人机、有人装甲车、无人装甲车、无人船等模拟训练器进行协同作战仿真训练。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明一实施例的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统示意图。
图2示出了根据本发明一实施例的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统的路由单元的示意图。
图3示出了根据本发明一实施例的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统目标设置数据交互示意图。
图4示出了根据本发明一实施例的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统的子模拟器目标信息处理流程示意图。
图5示出了根据本发明一实施例的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统目标控制数据交互示意图。
图6示出了根据本发明一实施例的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统目标击毁数据交互示意图。
图7示出了根据本发明一实施例的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统的无人机状态数据交互示意图。
图8示出了根据本发明一实施例的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统子模拟器无人机状态信息处理流程示意图。
图9示出了根据本发明一实施例的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统环境状态数据交互示意图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
参照图1至图9，本发明一实施例公开了一种基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统，包括：
服务器，服务器中安装有中间件、导调控制软件、导调视景软件；
导调视景软件通过中间件接收导调控制软件发送的目标控制指令，并基于目标控制指令对场景中的目标作出相应的操作，以及通过中间件接收相应子模拟器发送的目标击毁信息，驱动场景中对应的目标作出击毁动作，并实时发布目标的状态信息；
多个子模拟器，每个子模拟器为多机协同训练系统的操作终端；子模拟器通过中间件实时接收导调视景软件发布的目标的状态信息，并更新相应目标在所有子模拟器三维场景中的状态；
子模拟器和服务器在同一局域网络中通过中间件实现数据的双向传递，从而使所有子模拟器的场景中的信息保持一致。
具体地，服务器中部署有：导调视景仿真软件、导调控制软件和中间件。整个系统通过部署在服务器中的中间件传递消息。本实施例中，中间件包括采用RabbitMQ技术，中间件具有良好的扩展性、可靠性和实时性，通过中间件进行数据交互，能够方便地接入子模拟器，实现目标同步，无人机同步和场景环境同步。
本实施例中，训练系统包括路由单元，路由单元用于使多个子模拟器和服务器处于同一局域网中且不发生IP冲突；路由单元包括：第一路由器、多个第二路由器、多个交换机；每个子模拟器连接于一交换机，每一交换机通过各自的网线连接于第二路由器的LAN端口，每个第二路由器的WAN端口均通过各自的网线连接于第一路由器的LAN端口，第一路由器连接于服务器。
参照图1和图2，路由单元为二级路由结构，由第一级路由和第二级路由组成。第一级路由的组成为：二级路由器1的WAN端口通过网线连入一级路由器的LAN端口，二级路由器2的WAN口通过网线连入一级路由器的LAN端口……第二级路由的组成为：子模拟器1的交换机通过网线连入二级路由器1的LAN端口，子模拟器2交的换机通过网线连入二级路由器2的LAN端口……如此，可使得子模拟器的内部处于一个网段，而各个子模拟器之间处于另一个网段。如此，各个子模拟器之间不存在IP地址冲突的问题，且都连入一个局域网中，能够进行数据的交互。从而实现目标同步，无人机同步和场景环境同步。
目标同步是指所有子模拟器的场景中的目标状态要实时保持一致，且若某一模拟器因故障重启后，场景中仍能够显示所有的同步目标。为此，在服务器中引入了导调视景软件，在导调视景软件中解算出目标的位置，并将目标状态发送出去。各个子模拟器的视景软件不再主动解算目标的运动位置，而是直接接收目标信息，更新场景中的目标状态。目标同步包含的数据交互有：目标设置、目标控制和目标击毁三个方面的内容。
目标设置是指通过服务器中的导调控制软件在地图上拖放目标，目标添加完成后，将目标信息发布出去。经过服务器的中间件，导调视景软件根据消息主题接收到目标设置的信息，在场景中生成对应的目标。场景有了目标之后，导调视景软件不断的发布目标的状态信息，经过服务器的中间件，子模拟器根据消息主题接收到目标的状态信息，通过判断是否存在该目标的ID号来决定是否生成目标。整个数据交互的过程如图3所示。子模拟器的视景仿真软件的信息处理流程如图4所示。
目标控制是指服务器中的导调控制软件发送目标控制指令(包含目标运动启停、目标信息编辑、目标重置和目标删除等控制指令)，经过服务器的中间件，导调视景软件根据消息主题接收到目标控制的信息，从而驱动场景中对应的目标作出相应的动作。与此同时，导调视景软件不断的发布目标的状态信息，经过服务器的中间件，子模拟器根据消息主题接收到目标的状态信息，更新目标在三维场景中的位置。整个数据交互的过程如图5所示。
目标击毁是指当某一子模拟器将场景中的目标击毁时，由击毁方子模拟器发布目标击毁的消息，经过服务器的中间件发送给导调视景软件。导调视景软件根据消息主题接收到目标击毁的信息，从而驱动场景中对应的目标作出击毁动作，产生击毁效果。与此同时，会更新该目标的状态并不断的发布目标的状态信息。该信息经过服务器的中间件传到其余子模拟器，子模拟器根据消息主题接收到被击毁的目标的状态信息，驱动场景中对应的目标作出击毁动作，产生击毁效果。整个数据交互的过程如图6所示。
本实施例中，子模拟器还用于将各自的无人机的状态信息发送给中间件，中间件将所有的无人机的状态信息发送给所有的子模拟器，从而使所有的子模拟器中的无人机的状态保持一致(即无人机同步)。
无人机同步主要包含有：无人机位置、姿态、起落架状态、携带武器类型和数量、载荷姿态这五个方面的内容。这五个方面的内容可以统称为：无人机状态。无人机状态的整个数据交互的过程如图7所示。各个子模拟器将各自的无人机的实时状态发布出去，经过服务器的中间件，各个子模拟器根据消息主题接收到所有子模拟器(包含其本身)的无人机状态信息，并对状态信息进行处理，从而在场景中生成、销毁无人机或更新除自身外的所有无人机的状态(包括无人机位置、姿态、起落架状态、携带武器类型和数量、载荷姿态)。与此同时，若在设定时间内，子模拟器没有接收到其中一编号的无人机的状态消息，则认为该编号的无人机离线，子模拟器销毁该编号的无人机。无人机同步的整个数据交互的过程如图7所示。子模拟器的视景仿真软件的信息处理流程如图8所示。
本实施例中，导调控制软件还用于实时发布环境状态信息，子模拟器通过中间件接收环境状态信息，从而使所有的子模拟器中的环境状态保持一致(即环境同步)。
环境同步是指保证环境设置(主要包含：光照、雨、雪、雾、沙尘、风)对所有的子模拟器的场景环境均有效，且应该确保：若某一模拟器因故障重启后，场景中仍能够显示同步环境。为此，通过导调控制软件不断发布当前环境状态的消息，经过服务器的中间件，各个子模拟器根据消息主题接收到环境状态的信息，从而改变各自场景中的气象环境。环境同步的整个数据交互的过程如图9所示。
本发明使日常培训不受时间、空间及空域的限制，大大提高了训练效率，降低了培训成本，同时也避免了实装培训导致的设备寿命损耗及学员误操作可能造成设备损坏的情况；能够搭建更加真实的战场环境，通过多机联合仿真训练可以实现协同感应、协同干扰、定时攻击和协同攻击等一系列作战任务，对学员的协同作战能力进行培训；由于采用了中间件进行数据交互，使得该系统具有良好的扩展性，不仅限于无人机仿真训练领域，还可以方便地接入有人机、有人装甲车、无人装甲车、无人船等模拟训练器进行协同作战仿真训练。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (7)
1.一种基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统，其特征在于，包括：
服务器，所述服务器中安装有中间件、导调控制软件、导调视景软件；
所述导调视景软件通过所述中间件接收所述导调控制软件发送的目标设置信息和目标控制指令，并基于所述目标设置信息生成目标，基于所述目标控制指令对场景中的目标进行控制，以及通过所述中间件接收相应子模拟器发送的目标击毁信息，驱动场景中对应的目标作出击毁动作，并实时发布目标的状态信息；
多个子模拟器，每个所述子模拟器为所述多机协同训练系统的操作终端；所述子模拟器通过所述中间件实时接收所述导调视景软件发布的所述目标的状态信息，并更新相应目标在所有所述子模拟器三维场景中的状态；
所述子模拟器和所述服务器在同一局域网络中通过所述中间件实现数据的双向传递，从而使所有所述子模拟器的场景中的信息保持一致；
所述训练系统包括路由单元，所述路由单元用于使多个所述子模拟器和所述服务器处于同一局域网中且不发生IP冲突；
所述路由单元包括：
第一路由器、多个第二路由器、多个交换机；
每个所述子模拟器连接于一所述交换机，每一所述交换机通过各自的网线连接于所述第二路由器的LAN端口，每个所述第二路由器的WAN端口均通过各自的网线连接于所述第一路由器的LAN端口，所述第一路由器连接于所述服务器；
所述子模拟器还用于将各自的无人机的状态信息发送给所述中间件，所述中间件将所有的所述无人机的状态信息发送给所有的所述子模拟器，从而使所有的所述子模拟器中的无人机的状态保持一致；
所述导调控制软件还用于实时发布环境状态信息，所述子模拟器通过所述中间件接收所述环境状态信息，从而使所有的所述子模拟器中的环境状态保持一致。
2.根据权利要求1所述的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统，其特征在于，若在设定时间内，所述子模拟器没有接收到其中一编号的无人机的状态消息，则认为该编号的无人机离线，所述子模拟器销毁该编号的无人机。
3.根据权利要求1所述的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统，其特征在于，所述无人机的状态信息包括无人机的位置、姿态、起落架状态、携带武器类型和数量以及载荷姿态。
4.根据权利要求1所述的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统，其特征在于，所述中间件包括RabbitMQ。
5.根据权利要求1所述的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统，其特征在于，基于所述目标控制指令对场景中的目标进行控制包括：重置目标、删除目标、编辑目标和控制目标运动。
6.根据权利要求1所述的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统，其特征在于，所述环境状态信息包括：用于指示光照、雨、雪、雾、沙尘、风的信息。
7.根据权利要求1所述的基于无人机模拟训练器的多机协同训练系统，其特征在于，所述子模拟器根据目标的编号生成或更新相应的目标的状态信息。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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