CN116665509A - 伞降模拟训练信息处理系统及伞降模拟训练系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种伞降模拟训练信息处理系统及伞降模拟训练系统，包括用户佩戴的VR终端和手环，VR终端和手环分别通过无线局域网连接至网关设备，手环通过无线局域网与网关设备进行无线通信将所采集的用户的心率数据发送至服务器，VR终端通过网关设备与服务器进行视频流交互；当VR终端在传递视频流出现故障时，通过手环来转发传输视频流的传输控制信息到网关设备；网关设备通过手环收发传输控制信息，并根据传输控制信息对传输视频流的通信链路进行控制，使得通信链路运行在正常工作状态。该技术方案，利用手环来实现对VR终端的控制信息的冗余作用，恢复VR终端与网关设备之间的视频传输链路，从而提升了系统的通信稳定性，降低故障对系统的影响。

Description

伞降模拟训练信息处理系统及伞降模拟训练系统

技术领域

本申请涉及伞降模拟技术领域，尤其是一种伞降模拟训练信息处理系统及伞降模拟训练系统。

背景技术

在跳伞训练中，需要使用到伞降模拟训练信息处理系统来对学员进行反复的训练，以使得学员能够熟练掌握各种技能；通常伞降模拟训练信息处理系统是建设在贴近实际战场环境和训练环境的，各种设施齐全、功能完备；通过伞降模拟训练信息处理系统可以有效地缩短训练周期、降低训练成本、提高训练效益，促进部队战斗力的快速生成。

随着科学的不断发展，在伞降模拟训练信息处理系统中也越来越多地应用到了新的科学技术，例如，在伞降模拟训练信息处理系统中引入了VR终端设备和手环，VR设备可以为新跳伞学员提供沉浸式体验，感知不同的空中特情，能降低实际跳伞中的风险系数，利用空间定位、虚拟仿真、数据收集等技术构建逼真伞降环境，手环可以实时监测学员的心率数据，从而对各个学员的生理状态进行全面监控。

目前，在伞降训练过程中，学员佩戴的VR终端设备与PC主机连接，从PC主机获取视频流(串流)，以供学员的VR终端使用。VR终端设备与PC主机可以通过有线或者无线方式连接，当采用无线方式连接时，虽然可以摆脱线缆的束缚，但是现阶段无线VR应用传输速度太慢，难以实现高速的数据传输，容易产生传输拥塞或者掉线等问题，从而导致VR终端出现卡顿等现象，严重影响了伞降模拟训练效果。

发明内容

针对于上述技术缺陷之一，本申请提供一种伞降模拟训练信息处理系统及伞降模拟训练系统，以减少传输拥塞或者掉线的影响，提高系统的通信稳定性。

一种伞降模拟训练信息处理系统，包括：跳伞模拟训练平台，用户佩戴的VR终端和手环，网关设备以及服务器；其中，

所述用户佩戴的VR终端和手环在所述模拟训练平台上进行伞降训练；所述VR终端和手环分别通过无线局域网连接至所述网关设备，所述网关设备连接至服务器；所述VR终端与手环通过无线方式连接；

所述VR终端通过无线局域网与网关设备进行无线通信；

所述手环通过无线局域网与网关设备进行无线通信，将所采集的用户的心率数据发送至服务器；以及在视频流传输出现故障时转发所述VR终端与所述网关设备之间传输视频流的传输控制信息；

所述VR终端通过所述网关设备与服务器进行视频流交互，通过所述手环转发传输控制信息，以及根据所述传输控制信息对传输所述视频流的通信链路进行控制，使得所述通信链路运行在正常工作状态。

在一个实施例中，所述网关设备根据设定传输帧率向所述VR终端发送视频流，所述VR终端以所述设定传输帧率接收视频流；

所述VR终端检测从通信链路接收视频流的实时接收帧率，当所述实时接收帧率低于设定帧率阈值时，判定所述通信链路发生拥塞，当所述实时接收帧率等于0时，判定所述通信链路发生断路；

所述VR终端通过手环向网关设备实时发送所述通信链路发生拥塞或者断路的通知消息；

所述网关设备根据所述通知消息对所述通信链路进行传输控制，直至恢复正常工作状态。

在一个实施例中，当所述通信链路发生拥塞时，所述VR终端通过手环向网关设备实时发送第一通知消息；其中，所述第一通知消息包括VR终端的第一实时接收帧率以及最新的第一接收视频帧编号；

所述网关设备按第一丢帧比例对所述视频流进行丢帧处理；根据所述设定传输帧率、第一丢帧比例、转发第一通知消息的第一延时、第一接收视频帧编号以及发送视频帧编号计算丢帧处理后所述通信链路传输的第二时延，当所述第一实时接收帧率高于设定帧率阈值且第二时延及小于等于设定时间阈值时，停止丢帧处理，恢复设定传输帧率进行传输。

在一个实施例中，所述第二时延τ₂的计算公式如下：

所述恢复设定传输帧率进行传输满足如下条件：

τ₂≤t₀

p₁≥p₀

式中，P为设定传输帧率，a为第一丢帧比例，m为第一接收视频帧编号，n为发送视频帧编号，τ₁为第一延时，t₀为设定时间阈值，τ₂为第二时延，p₁为第一实时接收帧率，p₀为设定帧率阈值。

在一个实施例中，当所述通信链路发生断路时，所述VR终端通过手环向网关设备发送第二通知消息；其中，所述第二通知消息包括通信链路的断路标记和VR终端最后接收到的第二接收视频帧的第一编号k；

所述网关设备接收到所述断路标记时，重建通信链路，并且从第k+1帧视频帧开始，以第二丢帧比例对所述视频流进行丢帧处理，直至所述通信链路恢复至传输帧率进行传输。

在一个实施例中，在丢帧处理过程中，所述VR终端通过第二通知消息将第二实时接收帧率发送至网关设备；

所述网关设备实时判断第二实时接收帧率与设定传输帧率之间的第一帧率差值，当第一帧率差值大于或等于设定帧率阈值与设定传输帧率的第二帧率差值时，将所述通信链路设置为所述设定传输帧率。

在一个实施例中，所述网关设备获取所述手环转发第二通知消息的第三延时，在接收到第二通知消息时，对应接收到服务器下发视频帧的第二编号，以及系统设定的恢复时间；根据第三延时、第二编号以及恢复时间计算第二丢帧比例，计算公式如下：

式中，x为第二编号减去第一编号的差值，P为设定传输帧率，τ₃为第三延时；t_h为恢复时间。

在一个实施例中，所述VR终端通过无线方式连接多个手环，所述手环通过无线方式连接多个VR终端；且在一个区域内的多个手环组网形成动态的区域通信网络；

所述VR终端在区域通信网络内的在线手环中选择转发手环，检测区域通信网络内各个在线手环的信号能量值和传输误码率，并所述信号能量值和传输误码率计算最优传输路径，根据所述最优传输路径确定各个转发手环，建立VR终端到网关设备的通信通道；

其中，所述区域通信网络内的各个手环通过广播发送心跳数据方式感知其他在线手环；所述通知消息中携带有发送的VR终端的身份标记信息，所述手环根据所述身份标记信息转发所述通知消息。

在一个实施例中，所述手环定期将自身的定位信息发送至网关设备；其中，所述定位信息包括手环的ID号及其卫星定位数据；

所述网关设备根据所述定位信息获取各个手环在伞降训练场地中的相对空间位置；根据所述相对空间位置划分区域，并将属于一个区域内的多个手环进行组网形成动态的区域通信网络；将各个区域通信网络内以组网通知消息发送至相应的手环；

所述手环根据接收到的组网通知消息确定所属的区域通信网络。

一种伞降模拟训练系统，包括：跳伞模拟训练平台，以及所述的伞降模拟训练信息处理系统；其中，用户佩戴的VR终端和手环在所述模拟训练平台上进行伞降训练。

上述伞降模拟训练信息处理系统及伞降模拟训练系统，包括用户佩戴的VR终端和手环，VR终端和手环分别通过无线局域网连接至网关设备，手环通过无线局域网与网关设备进行无线通信将所采集的用户的心率数据发送至服务器，VR终端通过网关设备与服务器进行视频流交互；同时，当VR终端在传递视频流的通信链路出现故障时，通过手环来转发传输视频流的传输控制信息到网关设备；网关设备通过手环收发传输控制信息，并根据传输控制信息对传输视频流的通信链路进行控制，使得通信链路运行在正常工作状态。该技术方案，利用手环来实现对VR终端的控制信息的冗余作用，当VR终端的视频流传输出现故障时，通过手环的通信链路来恢复VR终端与网关设备之间的视频传输链路，从而提升了系统的通信稳定性，降低故障对系统的影响。

进一步的，当通信链路发生断路时，VR终端通过手环向网关设备发送第二通知消息，网关设备重建通信链路，并且按照计算的第二丢帧比例进行丢帧处理，直至通信链路恢复至传输帧率进行传输；由此可以在VR终端发送断路时，及时对通信链路进行重建和传输恢复，避免通信链路断路时带来的传输中断影响，提升了系统鲁棒性。

进一步的，当通信链路发生拥塞时，VR终端通过手环向网关设备发送第一通知消息，网关设备按第一丢帧比例对视频流进行丢帧处理，并在恢复到合适帧率和时延时停止丢帧处理，最后恢复设定传输帧率进行传输；该由此可以在VR终端发送拥塞时，及时对通信链路进行自适应的恢复，降低了通信链路拥塞时的不利影响，提升了系统稳定性。

进一步的，将一个区域内的多个手环进行组网形成动态的区域通信网络，并且能够在区域通信网络内的在线手环中选择转发手环，选择最优传输路径来建立VR终端到网关设备的通信通道；由此可以保持以最优传输路径来传输数据，使得所有手环始终处于最优的组网当中，提升了系统通信效率，确保了通信稳定性。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是一个示例的伞降模拟训练信息处理系统结构示意图；

图2是一个实施例的伞降模拟训练信息处理系统原理示意图；

图3是一个示例的拥塞恢复示意图；

图4是一个示例的断路重建示意图；

图5是一个示例的区域通信网络的组网示意图；

图6是一个示例的组网通知消息结构示意图

图7是一个示例的传输路径示意图；

图8是一个示例的备份传输方案示意图；

图9是另一个示例的备份传输方案示意图；

图10是一个实施例的伞降模拟训练信息处理系统的数据通信系统。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作。

参考图1所示，图1是一个示例的伞降模拟训练信息处理系统结构示意图，伞降训练场景中，学员在进行伞降训练时，佩戴VR终端和手环，VR终端和手环通过局域网与网关设备进行通信，网关设备与服务器进行数据通信，服务器将视频流下发至网关设备传输至各个VR终端，同时手环采集学员的心率数据发送给网关设备，回传到服务器进行统一监控和分析，由于VR无线传输技术可以让VR终端具有更加便利的应用；但也容易产生传输拥塞或者掉线的情况，考虑到伞降模拟训练会使用手环来采集心率数据的基础上；为此，本申请对伞降模拟训练所使用的VR终端进行改进，并对手环的工作模式也进行改进，利用手环来协助VR终端解决传输拥塞或者掉线的问题，从而一定程度上减少传输拥塞或者掉线的影响，提升系统稳定性，据此本申请提供一种伞降模拟训练信息处理系统及伞降模拟训练系统。

如图2所示，图2是一个实施例的伞降模拟训练信息处理系统原理示意图，该系统包括：跳伞模拟训练平台，用户佩戴的VR终端和手环，网关设备以及服务器；其中，所述用户佩戴的VR终端和手环在所述模拟训练平台上进行伞降训练；所述VR终端和手环分别通过无线局域网连接至所述网关设备，所述网关设备连接至服务器；所述VR终端与手环通过无线方式连接，可以在VR终端和手环上分别植入插件，实现通信交互功能；所述VR终端通过无线局域网与网关设备进行无线通信。

所述手环通过无线局域网与网关设备进行无线通信，将所采集的用户的心率数据发送至服务器；以及在视频流传输出现故障时转发所述VR终端与所述网关设备之间传输视频流的传输控制信息。

所述VR终端通过所述网关设备与服务器进行视频流交互，通过所述手环转发传输控制信息，以及根据所述传输控制信息对传输所述视频流的通信链路进行控制，使得所述通信链路运行在正常工作状态。

上述实施例的技术方案，当VR终端在传递视频流出现故障时，通过手环来转发传输视频流的传输控制信息到网关设备；网关设备通过手环收发传输控制信息，并根据传输控制信息对传输视频流的通信链路进行控制，使得通信链路运行在正常工作状态。本申请利用手环来实现对VR终端的控制信息的冗余作用，当VR终端的视频流传输出现故障时，通过手环的通信链路来恢复VR终端与网关设备之间的视频传输链路，从而提升了系统的通信稳定性，降低故障对系统的影响。

在一个实施例中，针对于当前所VR终端与网关设备之间传输视频流的通信链路所容易发生的拥塞或者断路的情况，本申请提供了基于传输帧率对拥塞或者断路的故障诊断方案。

在一个实施例中，所述网关设备根据设定传输帧率P向所述VR终端发送视频流，所述VR终端以所述设定传输帧率P接收视频流；所述VR终端检测从通信链路接收视频流的实时接收帧率，当所述实时接收帧率低于设定帧率阈值p₀时，判定所述通信链路发生拥塞，当所述实时接收帧率等于0时，判定所述通信链路发生断路。

在一个实施例中，根据所诊断的拥塞或者断路，本实施例中，还可以进一步对故障进行恢复；具体的，所述VR终端通过手环向网关设备实时发送所述通信链路发生拥塞或者断路的通知消息；所述网关设备根据所述通知消息对所述通信链路进行传输控制，直至恢复正常工作状态。

上述实施例的技术方案，通过对传输帧率的判断，对通信链路的拥塞或者断路进行及时的故障诊断；并在当诊断出通信链路发生拥塞或者断路时，及时恢复通信链路的传输，从而保证了系统稳定性。

基于上述所诊断的拥塞或者断路的故障，本申请实施例分别提供了针对于拥塞和断路的通信链路恢复技术方案。

一、拥塞恢复：

在一个实施例中，参考图3所示，图3是一个示例的拥塞恢复示意图，当所述通信链路发生拥塞时，所述VR终端通过手环向网关设备实时发送第一通知消息；其中，所述第一通知消息包括VR终端的第一实时接收帧率p₁以及最新的第一接收视频帧编号m。

所述网关设备按第一丢帧比例a对所述视频流进行丢帧处理；根据所述设定传输帧率P、第一丢帧比例a、转发第一通知消息的第一延时τ₁、第一接收视频帧编号m以及发送视频帧编号n计算丢帧处理后所述通信链路传输的第二时延τ₂，当所述第一实时接收帧率p₁高于设定帧率阈值p₀且第二时延τ₂及小于等于设定时间阈值t₀时，停止丢帧处理，恢复设定传输帧率P进行传输。

具体的，在发生拥塞时，通过手环传输的通知消息，网关设备可以及时接收到第一实时接收帧率p₁以及最新的第一接收视频帧编号m，从而可以根据第一丢帧比例a执行丢帧处理，通过丢帧处理可以使得通信链路拥塞降低并趋向于恢复到正常状态；同时通过实时计算丢帧处理后通信链路传输的第二时延τ₂，设定阈值对第一实时接收帧率p₁和第二时延τ₂来进行监测，当达到相应条件时即停止丢帧处理，从而恢复正常传输状态。

在本实施例中，所述第二时延τ₂的计算公式可以如下：

所述恢复设定传输帧率P进行传输满足如下条件：

τ₂≤t₀

p₁≥p₀

式中，P为设定传输帧率，a为第一丢帧比例，m为第一接收视频帧编号，n为发送视频帧编号，τ₁为第一延时，t₀为设定时间阈值，τ₂为第二时延，p₁为第一实时接收帧率，p₀为设定帧率阈值。

上述实施例，当通信链路发生拥塞时，VR终端通过手环向网关设备发送第一通知消息，传输VR终端的实时接收帧率以及视频帧编号信息，网关设备按第一丢帧比例对视频流进行丢帧处理，并在网关设备上设置相应的时间阈值和帧率阈值算法判断时延和实时帧率，从而能够自适应地将进行拥塞恢复处理，并在调整到合适的帧率时停止丢帧处理，最后恢复到设定传输帧率进行传输；由此可以在VR终端发送拥塞时，及时对通信链路进行自适应的恢复，降低了通信链路拥塞时的不利影响，提升了系统稳定性。

二、断路重建：

在一个实施例中，参考图4所示，图4是一个示例的断路重建示意图，当所述通信链路发生断路时，所述VR终端通过手环向网关设备发送第二通知消息；其中，所述第二通知消息包括通信链路的断路标记Tage和VR终端最后接收到的第二接收视频帧编号k。

所述网关设备接收到所述断路标记时，重建通信链路，并且从第k+1帧视频帧开始，以第二丢帧比例b对所述视频流进行丢帧处理，直至所述通信链路恢复至传输帧率P进行传输。

在一个实施例中，对于断路恢复的技术方案，可以包括如下：在丢帧处理过程中，所述VR终端通过第二通知消息将第二实时接收帧率p₂发送至网关设备。

所述网关设备实时判断第二实时接收帧率p₂与设定传输帧率P之间的第一帧率差值ψ，当第一帧率差值ψ大于或等于设定帧率阈值p₀与设定传输帧率P之间的第二帧率差值(即ψ≥p₀-P)时，将所述通信链路设置为设定传输帧率P。

上述实施例的技术方案，当通信链路发生拥塞时，VR终端通过手环向网关设备发送第一通知消息，网关设备按第一丢帧比例对视频流进行丢帧处理，并在恢复到合适帧率和时延时停止丢帧处理，最后恢复设定传输帧率进行传输；该由此可以在VR终端发送拥塞时，及时对通信链路进行自适应的恢复，降低了通信链路拥塞时的不利影响，提升了系统稳定性。

为了更好地保证丢帧过程中的缓冲效果，确保传输视频流能够缓慢恢复至正常状态，避免在恢复过程中出现视频流不稳定现象，本实施例提供如下通信链路恢复技术方案。

在一个实施例中，所述网关设备获取所述手环转发第二通知消息的第三延时τ₃，在接收到第二通知消息时，对应接收到服务器下发视频帧的第二编号k+x，以及系统设定的恢复时间t_h；根据第三延时τ₃、第二编号k+x以及恢复时间t_h计算第二丢帧比例b，计算公式如下：

式中，x为第二编号k+x减去第一编号k的差值，P为所述网关设备根据设定传输帧率，τ₃为第三延时，k+x为服务器下发视频帧的帧号，t_h为恢复时间。

上述实施例的技术方案，通过构建了二次关系曲线的第二丢帧比例计算方案，能够根据恢复时间实时计算出相应的第二丢帧比例，从而可以在恢复过程中有良好的缓冲效果，避免出现不稳定状态而影响VR终端接收视频流时出现卡顿现象，从而确保了平滑过渡，进一步提升系统稳定性。

为了更加清晰本申请技术方案的技术效果，下面结合附图阐述更多实施例。

在一个实施例中，所述VR终端通过无线方式连接多个手环，所述手环通过无线方式连接多个VR终端；且在一个区域内的多个手环组网形成动态的区域通信网络；所述VR终端在区域通信网络内的在线手环中选择转发手环，检测区域通信网络内各个在线手环的信号能量值和传输误码率，并所述信号能量值和传输误码率计算最优传输路径，根据所述最优传输路径确定各个转发手环，建立VR终端到网关设备的通信通道。

其中，所述区域通信网络内的各个手环通过广播发送心跳数据方式感知其他在线手环；所述通知消息中携带有发送的VR终端的身份标记信息，所述手环根据所述身份标记信息转发所述通知消息。

如图5所示，图5是一个示例的区域通信网络的组网示意图，服务器通过网关设备将所有手环按照空间位置划分成多个空间区域，属于同一个空间区域内的手环进行组网，区域通信网络内的手环通过广播发送心跳数据方式感知其他手环，图中黑点表示手环，虚线框内表示一个组网的区域，如划分为“网络1”、“网络2”……“网络K”等，从而形成动态的区域通信网络。

在伞降训练中，各个学员佩戴手环分布于伞降训练场地中，从而形成较大分布空间，为此，可以将伞降模拟训练信息处理系统所使用的手环按照空间区域进行划分，从而形成一个个空间区域，每个空间区域组网形成动态的区域通信网络，区域通信网络内的手环通过广播发送心跳数据方式感知其他手环，保持通信联络。

在一个实施例中，对于动态的区域通信网络组网的技术方案，可以如下：

通过服务器来管理各个手环进行组网，各个手环通过定期发送方式将自身ID号及卫星定位数据(如北斗定位系统、GPS定位系统)发送到网关设备转发至服务器。

由于定位信息中只是包含了卫星定位数据，而在伞降训练过程中，学员佩戴手环是分布在三维空间中，因此，进一步利用场地模型来建立三维坐标系(O-xyz坐标系)，再利用无线定位技术来测定高度，再结合卫星定位数据从而得到相对空间位置。

服务器根据相对空间位置划分区域，并将属于一个区域内的多个手环进行组网形成动态的区域通信网络，再通过网关设备将各个区域通信网络内以组网通知消息发送至相应的手环；手环可以通过直接接收网关设备或者接收其他手环转发的组网通知消息，从而确定所属的区域通信网络，并与区域通信网络内的手环进行通信。

上述方案中，通过服务器来管理各个手环，计算在伞降训练场地中的相对空间位置，并按照相对空间位置进行组网形成动态的区域通信网络，根据动态监测情况来对空间区域进行划分，使得所有手环始终处于最优的组网当中，从而可以优化通信网络，提升通信稳定性。

在一个实施例中，基于前述实施例组网的动态的区域通信网络，其在与网关设备之间进行通信传输时，可以采用如下技术方案：

手环在传输心率数据或者传输控制信息(如第一通知消息、第二通知消息)时，服务器可以根据各个区域通信网络内的在线手环与网关直接的通信状态，根据通信状态来从中选择最优的接收手环。具体的，服务器在发送组网通知消息时，在组网通知消息中将所属的区域通信网络中的各个手环的ID号进行排序，排序第一位为默认的接收手环，后续的手环可以为备份的接收手环。

对于组网通知消息的格式，可以参考图6所示，图6是一个示例的组网通知消息结构示意图；如图中，服务器将所有手环划分为50个区域通信网络，其中，网络1中包括了ID号为078、032、081、001、093、101等手环，根据排序序号可以知道手环078为接收手环，手环032为备份转发节点，以此类推；由此，发送手环可以动态地选择最优的接收手环来发送传输数据。

在发送过程中，需要发送数据的手环生成路由至所述接收手环的最优传输路径，将自身的心率数据转换成自定义协议的传输数据并通过最优传输路径发送到接收手环。

具体的，发送手环检测区域通信网络内的在线手环，并获取各个在线手环的信号能量值和传输误码率；根据在线手环建立发送手环至接收手环的多条传输路径，并确定每条传输路径所述经过的手环；根据各条传输路径的手环数量及信号能量值和传输误码率计算对应的综合评估值，并根据综合评估值选择最优传输路径；将自身的心率数据转换成自定义协议的传输数据，并通过最优传输路径转发至接收手环。

示例性的，对于在线手环的信号能量值和传输误码率，可以区域通信网络内的各个手环定期向其他手环广播的心跳数据，以及接收其他手环广播的心跳数据(包括手环的ID号、信号能量值及其传输误码率)；根据接收到的其他手环广播的心跳数据，检测出区域通信网络内的在线手环；根据在线手环的ID号确定各个在线手环的信号能量值及其传输误码率。

示例性的，在计算传输路径的综合评估值时，可以采用如下计算式：

α+β+γ＝1

上式中，n为传输路径经过的手环数量，Q表示手环的信号能量值，P表示手环的传输误码率，M表示综合评估值，下标1-n表示对应的手环编号，α、β、γ为设定常数。

优选的，α＝0.3，β＝0.2，γ＝0.5；该取值分布能够充分综合手环数量、信号能量值和传输误码率等的影响因素，充分能够反映出各个手环的传输能力和传输效果。

例如，如图7所示，图7是一个示例的传输路径示意图，假设从发送手环A传输到接收手环E，有以三条路传输径：

传输路径1：A→B→E；

传输路径2：A→E；

传输路径3：A→C→D→E；

在传输路径的选择上，利用上述综合评估值计算公式，对各条传输路径进行综合评估后，得到的综合评估值的排序为“传输路径1”＞“传输路径2”＞“传输路径3”；因此，经过综合评估后，“传输路径2”虽然经过的手环数量最少，但是由于距离远而导致信号能量低、传输误码率高的因素，因此综合评估值小于“传输路径1”，而“传输路径3”由于经过手环数较多，总体计算得到的综合评估值最小，因此选择“传输路径1”进行数据传输。

示例性的，在通过最优传输路径将传输数据转发至接收手环时，可以依据自定义协议将自身的第一心率数据生成第一传输数据，并将第一传输数据以点对点通信方式发送至最优传输路径上的下一个手环。

上述实施例的方案，通过在区域通信网络内的各个手环定期广播的心跳数据，每个手环都可以获取到区域通信网络内的在线手环，并可以获取到各个在线手环的信号能量值及其传输误码率，从而可以对周围的手环进行实时感知，保持相互通信状态，即使出现部分手环断线也可以及时检测出来。在传输数据时，先从在线手环中计算出多条传输路径同时，设计了基于手环数量、信号能量值和传输误码率的综合评估算法，从中选择最优传输路径进行传输，从而能够充分考虑通信传输的各方面影响因素，使用通信质量最优的传输路径，从而可以保证数据传输的效率和稳定性。

示例性的，在手环之间进行通信时，流程可以如下：首先发送方将传输数据划分为多个数据包，并生成数据包队列；向接收方发出数据发送传输请求(包括数据包数量及数据量)；接收方接收到传输请求后，向发送方发送数据传输确认；发送方接收到传输确认后，从数据包队列中读取第一个数据包向发送方进行发送；接收方接收到第一个数据包后，对该数据包进行过校验并向发送方回复确认，如此重复，直至数据包队列中数据包发送完毕；其中，发送方是指需要发送数据的手环，接收方是指需要接收数据的手环。

在上述流程完成之后，下一个手环依据自定义协议从接收到的所有其他手环发送的第一传输数据中获取相应的第一心率数据，将第一心率数据与自身的第二心率数据进行合并得到第二传输数据，并将第二传输数据以点对点通信方式发送至最优传输路径上的再下一个手环；以此类推，直至各个发送手环的传输数据发送至接收手环。

上述技术方案中，基于自定义协议来形成传输数据，对于自定义协议，可以基于蓝牙协议或者WiFi协议基础上嵌入自定义的数据格式，从而形成所需的传输协议；在发送过程中，通过分包发送和逐包校验和确认协议，当出现传输中断时，可以及时利用备用的传输路径来进行发送，可以确保数据完整，避免丢包，从而保证了通信稳定性。

例如，以上述“传输路径3”为例，即在A→C→D→E的传输过程中，首先发送手环A将第一传输数据发送给第二个手环C，第二个手环C生成第二传输数据发送给第三个手环D，第三个手环D生成第三传输数据发送给接收手环E，从而完成在该传输路径上的转发过程。

上述实施例的技术方案，在发送传输数据时，发送手环将自身的心率数据生成传输数据发送给下一个手环，下一个手环会接收到至少一个发送手环的传输数据，结合自身产生的心率数据，形成新的传输数据再转发至下一个手环，通过这种逐步转发方式，将心率数据发送到通信质量最优的接收手环发送至网关。

一般情况下，在一个区域通信网络内设置至少一个接收手环，当区域通信网络内达到一定数量时，也可以设置多个接收手环，从而保持区域通信网络内的接收手环能够始终保持与网关之间的最优通信状态，从而确保通信效率和通信稳定性。

在一个实施例中，为了提升传输数据时系统的冗余性能，在接收手环将区域通信网络内的各个发送手环所发送的传输数据转发到网关设备的过程中，还可以设计传输数据的备份传输方案。

据此，服务器可以根据各个区域通信网络相邻的区域通信网络，从各个接收手环相邻的区域通信网络中选择一个接收手环作为备份转发节点；在接收手环将传输数据转发到网关设备的过程中，若出现与网关设备的通信链路断路时，将需要发送的传输数据转发至备份转发节点；备份转发节点将收到的传输数据与自身需要发送的传输数据合并后发送至网关设备。

示例性的，参考图8所示，图8是一个示例的备份传输方案示意图，服务器可以在下发组网通知消息时，将备份的区域通信网络添加到组网通知消息中，如图6所示的组网通知消息结构中，“网络1”的备份的区域通信网络可以选择“网络2”，由此，当需要使用备份的转发终端时，“网络1”的接收手环078可以选择“网络2”的接收手环002作为备份转发节点；“网络1”的接收手环078可以将传输数据转发至“网络2”的接收手环002转发至网关设备，由于传输数据是划分为多个数据包，从通信链路断路位置开始传输数据包；“网络2”的接收手环002将需要传输数据合并后传输到网关设备。

上述实施例的技术方案，通过为接收手环设置了备份转发节点，当出现通信链路断路时，能够及时将传输数据通过相邻的区域通信网络转发至网关，实现了冗余作用，确保了通信稳定性。

在一个实施例中，参考图9所示，图9是另一个示例的备份传输方案示意图，对于备份传输方案，当默认的接收手环与网关之间的通信链路断路时，选择备份转发节点来接收所属的区域通信网络中的各个手环的传输数据；备份转发节点将传输数据发送至网关或者发送给下一个接收手环。

例如，如图6所示的“网络1”中，当手环078与网关之间的通信链路断路时，选择备份转发节点032来接收区域通信网络内的传输数据，并转发至网关设备，如图中的新的通信链路①，或者发送至手环002，再转发至网关设备，如图中新的通信链路②。

上述实施例的方案，当接收手环出现通信链路断路时，可以及时启用所属的区域通信网络中备份的接收手环来发送传输数据，从而可以确保通信稳定性。

下面阐述伞降模拟训练系统的实施例。

参考图10，图10是一个实施例的伞降模拟训练系统结构示意图，包括：跳伞模拟训练平台，以及伞降模拟训练信息处理系统；其中，用户佩戴的VR终端和手环在模拟训练平台上进行伞降训练，网关设备连接至后服务器。

如图示，图中圆圈表示手环，虚线框内“网络1”、“网络2”……“网络K”表示一个组网的区域通信网络，每个区域通信网络通过接收节点网络将传输数据发送至网关设备。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种伞降模拟训练信息处理系统，其特征在于，包括：跳伞模拟训练平台，用户佩戴的VR终端和手环，网关设备以及服务器；其中，

所述用户佩戴的VR终端和手环在所述模拟训练平台上进行伞降训练；所述VR终端和手环分别通过无线局域网连接至所述网关设备，所述网关设备连接至服务器；所述VR终端与手环通过无线方式连接；

所述VR终端通过无线局域网与网关设备进行无线通信；

所述手环通过无线局域网与网关设备进行无线通信，将所采集的用户的心率数据发送至服务器；以及在视频流传输出现故障时转发所述VR终端与所述网关设备之间传输视频流的传输控制信息；

所述VR终端通过所述网关设备与服务器进行视频流交互，通过所述手环转发传输控制信息，以及根据所述传输控制信息对传输所述视频流的通信链路进行控制，使得所述通信链路运行在正常工作状态。

2.根据权利要求1所述的伞降模拟训练信息处理系统，其特征在于，所述网关设备根据设定传输帧率向所述VR终端发送视频流，所述VR终端以所述设定传输帧率接收视频流；

所述VR终端检测从通信链路接收视频流的实时接收帧率，当所述实时接收帧率低于设定帧率阈值时，判定所述通信链路发生拥塞，当所述实时接收帧率等于0时，判定所述通信链路发生断路；

所述VR终端通过手环向网关设备实时发送所述通信链路发生拥塞或者断路的通知消息；

所述网关设备根据所述通知消息对所述通信链路进行传输控制，直至恢复正常工作状态。

3.根据权利要求2所述的伞降模拟训练信息处理系统，其特征在于，当所述通信链路发生拥塞时，所述VR终端通过手环向网关设备实时发送第一通知消息；其中，所述第一通知消息包括VR终端的第一实时接收帧率以及最新的第一接收视频帧编号；

所述网关设备按第一丢帧比例对所述视频流进行丢帧处理；根据所述设定传输帧率、第一丢帧比例、转发第一通知消息的第一延时、第一接收视频帧编号以及发送视频帧编号计算丢帧处理后所述通信链路传输的第二时延，当所述第一实时接收帧率高于设定帧率阈值且第二时延及小于等于设定时间阈值时，停止丢帧处理，恢复设定传输帧率进行传输。

4.根据权利要求3所述的伞降模拟训练信息处理系统，其特征在于，所述第二时延τ₂的计算公式如下：

所述恢复设定传输帧率进行传输满足如下条件：

τ₂≤t₀

p₁≥p₀

式中，P为设定传输帧率，a为第一丢帧比例，m为第一接收视频帧编号，n为发送视频帧编号，τ₁为第一延时，t₀为设定时间阈值，τ₂为第二时延，p₁为第一实时接收帧率，p₀为设定帧率阈值。

5.根据权利要求2所述的伞降模拟训练信息处理系统，其特征在于，当所述通信链路发生断路时，所述VR终端通过手环向网关设备发送第二通知消息；其中，所述第二通知消息包括通信链路的断路标记和VR终端最后接收到的第二接收视频帧的第一编号k；

所述网关设备接收到所述断路标记时，重建通信链路，并且从第k+1帧视频帧开始，以第二丢帧比例对所述视频流进行丢帧处理，直至所述通信链路恢复至传输帧率进行传输。

6.根据权利要求5所述的伞降模拟训练信息处理系统，其特征在于，在丢帧处理过程中，所述VR终端通过第二通知消息将第二实时接收帧率发送至网关设备；

所述网关设备实时判断第二实时接收帧率与设定传输帧率之间的第一帧率差值，当第一帧率差值大于或等于设定帧率阈值与设定传输帧率的第二帧率差值时，将所述通信链路设置为所述设定传输帧率。

7.根据权利要求6所述的伞降模拟训练信息处理系统，其特征在于，所述网关设备获取所述手环转发第二通知消息的第三延时，在接收到第二通知消息时，对应接收到服务器下发视频帧的第二编号，以及系统设定的恢复时间；根据第三延时、第二编号以及恢复时间计算第二丢帧比例，计算公式如下：

式中，x为第二编号减去第一编号的差值，P为设定传输帧率，τ₃为第三延时，t_h为恢复时间。

8.根据权利要求1-7任一项所述的伞降模拟训练信息处理系统，其特征在于，所述VR终端通过无线方式连接多个手环，所述手环通过无线方式连接多个VR终端；且在一个区域内的多个手环组网形成动态的区域通信网络；

所述VR终端在区域通信网络内的在线手环中选择转发手环，检测区域通信网络内各个在线手环的信号能量值和传输误码率，并所述信号能量值和传输误码率计算最优传输路径，根据所述最优传输路径确定各个转发手环，建立VR终端到网关设备的通信通道；

其中，所述区域通信网络内的各个手环通过广播发送心跳数据方式感知其他在线手环；所述通知消息中携带有发送的VR终端的身份标记信息，所述手环根据所述身份标记信息转发所述通知消息。

9.根据权利要求6所述的伞降模拟训练信息处理系统，其特征在于，所述手环定期将自身的定位信息发送至网关设备；其中，所述定位信息包括手环的ID号及其卫星定位数据；

所述网关设备根据所述定位信息获取各个手环在伞降训练场地中的相对空间位置；根据所述相对空间位置划分区域，并将属于一个区域内的多个手环进行组网形成动态的区域通信网络；将各个区域通信网络内以组网通知消息发送至相应的手环；

所述手环根据接收到的组网通知消息确定所属的区域通信网络。

10.一种伞降模拟训练系统，其特征在于，包括：跳伞模拟训练平台，以及权利要求1-9任一项所述的伞降模拟训练信息处理系统；其中，用户佩戴的VR终端和手环在所述模拟训练平台上进行伞降训练。