CN209912190U - 一种基于vr的弹射救生训练系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于VR的弹射救生训练系统，包括六自由度运动平台，六自由度运动平台上连接有弹射座椅，还包括用于飞行员头部佩戴的可显示飞行事故过程的VR交互设备，VR交互设备无线连接于计算机；计算机内载有飞行事故模拟仿真系统。本实用新型通过对各种战斗机的典型飞行事故的分析，借助VR技术，对飞行事故过程进行推演模拟，飞行员借助本实用新型涉及的飞行员个体弹射救生训练，可以对典型飞行事故，结合自己驾驶飞机，进行反复训练，提高处置飞机紧急情况的能力，从而在具体的飞机紧急情况下能做出快速准确的选择，挽救飞机，挽救飞行员的生命。

Description

一种基于VR的弹射救生训练系统

技术领域

本实用新型属于航空防护救生技术领域，具体涉及一种基于VR的弹射救生训练系统。

背景技术

随着飞机飞行速度的不断提高，单靠飞行员的体力爬出座舱跳伞逃生变得越来越困难。当飞机飞行速度达到500km/h时，飞行员必须借助外力才能应急离机救生。第二次世界大战快要结束时，德国首先把弹射座椅用作军用飞机飞行员的救生工具。此后，弹射座椅在英国、美国、俄罗斯、中国等国家迅速发展，成为高速军用飞机必不可少的救生设备。

而弹射座椅的特殊性质，包括其为一次性使用产品、使用将对飞行员产生生理损害、真实弹射意味着放弃飞机等，使其无法在真实的飞行过程中得到训练。且弹射时机、弹射高度、飞机姿态等攸关弹射是否成功的因素又需要大量练习方可掌握，故针对危急情况下弹射逃生，弹射模拟器是目前最为行之有效的训练形式。

而对应的弹射救生训练模拟器，主要用于对飞行员进行弹射训练理论教学与弹射模拟操作练习。现有的弹射练习器模拟弹射座椅和系统结构、模拟弹射操纵动作。虽能够使飞行员：学会掌握正确弹射姿势，减少弹射脊柱损伤概率；熟练弹射操作动作，增加弹射有效决定时间，争取更多成功救生机会；给飞行员弹射的感觉，消除对弹射的恐惧心理。但是价格昂贵，可操作性不强，并受不同飞机型号乃至飞行员数量的限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有弹射救生训练的模拟器价格昂贵、可操作性不强并受不同飞机型号乃至飞行员数量限制的缺陷。

为此，本实用新型提供了一种基于VR的弹射救生训练系统，包括六自由度运动平台，所述六自由度运动平台上连接有弹射座椅，还包括用于飞行员头部佩戴的可显示飞行事故过程的VR交互设备，所述VR交互设备无线连接于计算机；

所述弹射座椅上设有调整飞机姿态的驾驶杆和用于调整飞机油门大小的油门杆，六自由度运动平台上设有位于飞行员脚部的用于调整飞机姿态的脚蹬。

进一步地，所述VR交互设备包括VR头盔、VR手柄和VR定位器，所述VR手柄和VR定位器均无线连接于VR头盔，VR头盔无线连接于计算机；

所述VR头盔佩戴于飞行员头部，飞行员手持VR手柄，VR定位器至少有2个且相对设在固定架上，固定架安装于六自由度运动平台上。

作为优选，所述固定架为长方体形结构，包括设于弹射座椅顶部且首尾相连形成口字形的四根水平杆，相邻水平杆的相接处分别连接有垂直固定于六自由度运动平台上表面的竖直杆，相邻两根竖直杆之间设有与水平杆平行的横杆，所述横杆设有至少相对的一对；

所述四根水平杆形成的口字形结构的对角点上安装有至少一对均朝向VR头盔的VR定位器。

特别地，本实用新型的基于VR的弹射救生训练系统还包括与计算机连接的显示器，所述显示器用于显示飞行员视角的飞行场景和第三方场景，且场景之间可以切换显示。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种基于VR的弹射救生训练系统，能够对飞行员处置飞机紧急情况，迫不得已选择弹射的决断过程进行训练。本实用新型通过对各种战斗机的典型飞行事故的分析，借助VR技术，对飞行事故过程进行推演模拟，并结合目标飞机的重量重心、惯性矩、气动特性和发动机推力等物理特征，使目标飞机的飞行员在模拟飞行事故的过程中，学会如何处置飞机紧急情况，学会如何根据飞机的安全状况做出快速准确的弹射决断。飞行员借助本实用新型涉及的飞行员个体弹射救生训练，可以对典型飞行事故，结合自己驾驶飞机，进行反复训练，提高处置飞机紧急情况的能力，从而在具体的飞机紧急情况下能做出快速准确的选择，挽救飞机，挽救飞行员生命。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是基于VR的弹射救生训练系统的结构示意图。

图2是基于VR的弹射救生训练系统的各部件的连接关系示意图。

图3是VR头盔的示意图。

图4是VR手柄的示意图。

附图标记说明：

1.VR头盔；2.弹射座椅；3.六自由度运动平台；4.VR手柄；5.VR定位器；6.计算机；7.显示器；8.固定架；

801.竖直杆；802.水平杆；803.横杆。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的基于VR的弹射救生训练系统的上、下、左、右。

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

第一实施例

如图1所示，本实施提供了一种基于VR的弹射救生训练系统，包括六自由度运动平台3，所述六自由度运动平台3上连接有弹射座椅2，还包括用于飞行员头部佩戴的可显示飞行事故过程的VR交互设备，VR交互设备无线连接于计算机6；计算机6内载有飞行事故模拟仿真系统。

具体地，飞行员坐于弹射座椅2内，飞行员头部佩戴有可显示飞行事故过程的VR交互设备，如图2所示；弹射座椅2上设有调整飞机姿态的驾驶杆和用于调整飞机油门大小的油门杆，六自由度运动平台3上设有位于飞行员脚部的用于调整飞机姿态的脚蹬。

其中，六自由度运动平台3位于弹射座椅2的下方，向飞行员提供包括飞机在各种状态下的姿态及过载变化和振动感觉。

具体地说，先获取各类飞机的历史飞行事故并进行三维建模，将建好的三维模型导入到三维虚拟现实开发引擎中，三维虚拟现实开发引擎在计算机6内运行，根据目标飞机的物理特征（目标飞机的重量重心、惯性矩、气动特性和发动机推力等）在三维虚拟现实开发引擎内建立目标飞机的飞行事故模型，目标飞机的飞行事故场景显示在VR交互设备上。

进一步地，根据目标飞机的物理特征来对飞机的历史飞行事故进行建模，其中，目标飞机的物理特征主要是指目标飞机的重量重心、惯性矩、气动特性和发动机推力，但并不仅限于此，也可以在该基础上，增加目标飞机的其他特征和参数。

作为优选，本实施例选择通过Maya软件或3DsMAX软件进行三维建模；选择Unity3D或Unreal Engine作为三维虚拟现实开发引擎。

以上举例的四种建模软件是三维建模中常用的软件，是本领域技术人员所熟知的成熟技术，是现有技术，其不作为本发明的保护点，因此在此不作详细的说明。

以上的建模软件仅仅是作为例举，并不仅限于此，也可以是其他建模软件。

本实施例提供的基于VR的弹射救生训练系统的工作过程如下：

目标飞机的飞行员佩戴VR交互设备，以第一视角体验整个飞行事故过程，飞行员通过操纵驾驶杆和脚蹬模拟调整飞机飞行姿态，和/或操纵油门杆调整油门大小，并根据VR交互设备上显示的场景判断是否需要弹射座椅，若判断需要弹射，此时选择合适的时机拉动弹射座椅2上的弹射手柄，启动弹射，弹射过程中飞行员视角的飞行场景、第三方场景等显示在显示器7上，且以上场景可以自由切换，方便用户及时掌握飞行员和目标飞机的状况，进而及时作出调整。然后计算机自动将根据飞行员处置飞机紧急情况的具体表现，包括选择弹射过程时机的选择等进行评价。

第二实施例

如图1所示，本实施提供了一种基于VR的弹射救生训练系统，包括六自由度运动平台3，所述六自由度运动平台3上连接有弹射座椅2，还包括用于飞行员头部佩戴的可显示飞行事故过程的VR交互设备，VR交互设备无线连接于计算机6；计算机6内载有飞行事故模拟仿真系统。

具体地，飞行员坐于弹射座椅2内，飞行员头部佩戴有可显示飞行事故过程的VR交互设备，如图2所示；弹射座椅2上设有调整飞机姿态的驾驶杆和用于调整飞机油门大小的油门杆，六自由度运动平台3上设有位于飞行员脚部的用于调整飞机姿态的脚蹬。

VR交互设备包括VR头盔1、VR手柄4和VR定位器5，所述VR手柄4和VR定位器5均无线连接于VR头盔1，VR头盔1无线连接于计算机6；

所述VR头盔1佩戴于飞行员头部，飞行员手持VR手柄4，VR定位器5至少有2个且相对设在固定架8上，固定架8安装于六自由度运动平台3上。

飞行员所佩戴的VR交互设备，具体的使用方法是：飞行员头戴VR头盔1，手持VR手柄4并通过操作VR手柄4上的按键来选择相应的功能，例如调节视角的角度、方向、返回主界面等，可以根据选择的VR交互设备具体操作，也就是说VR手柄4用于实现飞行员与计算机6之间的人机交互。而VR头盔1和VR手柄4在操作过程中，为了精准的获取飞行员在现实中的位置，并快速地反馈到VR内容中，VR定位器5安装在固定架8上，通过VR定位器5获得飞行员的动作信息。

第三实施例

在第一实施例的基础上，如图3和图4所示，所述VR交互设备包括VR头盔1、VR手柄4和VR定位器5，所述VR手柄4和VR定位器5均无线连接于VR头盔1，VR头盔1无线连接于计算机6；

所述VR头盔1佩戴于飞行员头部，飞行员手持VR手柄4，VR定位器5至少有2个且相对设在固定架8上，固定架8安装于六自由度运动平台3上。

作为一种优选实施例，如图1所示，固定架8为长方体形结构，包括设于弹射座椅2顶部且首尾相连形成口字形的四根水平杆802，相邻水平杆802的相接处分别连接有垂直固定于六自由度运动平台3上表面的竖直杆801，相邻两根竖直杆801之间设有与水平杆802平行的横杆803，所述横杆803设有至少相对的一对；

所述四根水平杆802形成的口字形结构的对角点上安装有至少一对均朝向VR头盔1的VR定位器5。

特别地，四根水平杆802形成的矩形平面平行于六自由度运动平台3上表面；弹射座椅2、飞行员、驾驶杆、脚蹬和油门杆均位于固定架8内。

如图2所示，基于VR的弹射救生训练系统还包括与计算机6连接的显示器7，所述显示器7用于显示飞行员视角的飞行场景和第三方场景，场景之间可以切换显示。

具体地说，计算机6内载有飞行事故模型（飞行模拟仿真软件），飞行事故模型通过计算机6显示在与其连接的VR头盔1上，即VR头盔1的显示器上，飞行员通过VR头盔1先体验飞行事故过程，在此过程中，飞行员头戴VR头盔1，手持VR手柄4并通过操作VR手柄4上的按键来选择相应的功能，例如调节视角的角度、方向、返回主界面等，可以根据选择的VR交互设备具体操作，也就是说VR手柄4用于实现飞行员与计算机6之间的人机交互，若飞行员判断需要启动弹射座椅2,则拉动弹射拉杆，使弹射座椅2飞出弹射。以上动作反馈到计算机6，计算机6自动将根据飞行员处置飞机紧急情况的具体表现，包括弹射时机的选择和弹射过程等进行评价。

综上所述，本实用新型提供的这种基于VR的弹射救生训练系统，能够对飞行员处置飞机紧急情况，迫不得已选择弹射的决断过程进行训练。

本实用新型通过对各种战斗机的典型飞行事故的分析，借助VR技术，对飞行事故过程进行推演模拟，并结合目标飞机的重量重心、惯性矩、气动特性和发动机推力等物理特征，使目标飞机的飞行员在模拟飞行事故的过程中，学会如何处置飞机紧急情况，学会如何根据飞机的安全状况做出快速准确的弹射决断。飞行员借助本实用新型涉及的飞行员个体弹射救生训练，可以对典型飞行事故，结合自己驾驶飞机，进行反复训练，提高处置飞机紧急情况的能力，从而在具体的飞机紧急情况下能做出快速准确的选择，挽救飞机，挽救飞行员生命。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (4)

1.一种基于VR的弹射救生训练系统，包括六自由度运动平台（3），所述六自由度运动平台（3）上连接有弹射座椅（2），其特征在于：还包括用于飞行员头部佩戴的可显示飞行事故过程的VR交互设备，所述VR交互设备无线连接于计算机（6）；

所述弹射座椅（2）上设有调整飞机姿态的驾驶杆和用于调整飞机油门大小的油门杆，六自由度运动平台（3）上设有位于飞行员脚部的用于调整飞机姿态的脚蹬。

2.如权利要求1所述的基于VR的弹射救生训练系统，其特征在于：所述VR交互设备包括VR头盔（1）、VR手柄（4）和VR定位器（5），所述VR手柄（4）和VR定位器（5）均无线连接于VR头盔（1），VR头盔（1）无线连接于计算机（6）；

所述VR头盔（1）佩戴于飞行员头部，飞行员手持VR手柄（4），VR定位器（5）至少有2个且相对设在固定架（8）上，固定架（8）安装于六自由度运动平台（3）上。

3.如权利要求2所述的基于VR的弹射救生训练系统，其特征在于：所述固定架（8）为长方体形结构，包括设于弹射座椅（2）顶部且首尾相连形成口字形的四根水平杆（802），相邻水平杆（802）的相接处分别连接有垂直固定于六自由度运动平台（3）上表面的竖直杆（801），相邻两根竖直杆（801）之间设有与水平杆（802）平行的横杆（803），所述横杆（803）设有至少相对的一对；

所述四根水平杆（802）形成的口字形结构的对角点上安装有至少一对均朝向VR头盔（1）的VR定位器（5）。

4.如权利要求1或2所述的基于VR的弹射救生训练系统，其特征在于：还包括与计算机（6）连接的显示器（7），所述显示器（7）用于显示飞行员视角的飞行场景和第三方场景，且场景之间可以切换显示。

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