CN210377931U - 防空武器沉浸式对抗训练系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种防空武器沉浸式对抗训练系统，其将背负主机背负在人体上，使得用户在交互中不受空间的限制，且其背负主机直接放在本实用新型的背负框内，该背负框带有腰部支撑，实践证明，加有背负框后使得受训者背负更加轻松，可以提高其进行射击的注意力。

Description

防空武器沉浸式对抗训练系统

技术领域

本实用新型涉及沉浸式训练系统，特别是涉及一种防空武器沉浸式对抗训练系统。

背景技术

在教育教学、游戏体验、技能培训、特种能力培养等领域常用到虚拟现实系统，通常情况下将虚拟现实系统主机放在地面固定位置，操作人员佩戴立体视景头盔，操作人员身上不可避免的连接了诸如视频线、数据线、电源线等线缆，直接对操作人员的空间移动和自由交互产生非常大的阻碍和束缚，使得用户在虚拟空间内的交互受到限制，严重破坏虚拟现实、增强现实体验的沉浸感，甚至对虚拟空间自有交互带来危险性。

申请人在2017年9月14日申请了一种可穿戴式虚拟现实背负主机系统的中国实用新型专利，其公告号为CN207148707，其利用将可背负主机可拆卸连接在一个背负板上，人们使用时通过背负板上的背带背负在受训者身上，或者在受训者的背负背心上安装可以卡扣背负板状装置，直接将背负板卡在背负背心上。此种背负方式实质上是改装了背负主机的外壳，在背负主机的外壳上装上了卡扣，由于背负主机有的是自己加工生产的，有的是直接在市场上购买的，对背心亦是如此，使得买回来的背负主机和背负背心还得重新改装，十分不便。且其背负时没有腰部支撑，实践中长时间背负不仅造成背负着背负不适，且由于受力不合理，也会造成背负感觉较为吃力。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型提供了一种防空武器沉浸式对抗训练系统，其将背负主机背负在人体上，使得用户在交互中不受空间的限制，且其背负主机直接放在本实用新型的背负框内，该背负框带有腰部支撑，实践证明，加有背负框后使得受训者背负更加轻松，可以提高其进行射击的注意力。

本实用新型的技术方案是，包括训练控制主机、训练控制主机电连的无线路由器，用来接收无线路由器信号的瞄准训练弹和背负主机，连接到背负主机上的虚拟现实头显，其特征在于，还包括用来放置背负主机的背负架，所述背负架包括一矩形架体，所述矩形架体下端与其垂直伸出有支撑框，所述固定在矩形架体和支撑框之间的上部开口的收纳腔，所述矩形架体背向支撑框的侧面上固定有腰部支撑装置，所述矩形架体上连接有两个背带。

优选的，所述矩形架体和支撑框上均覆盖有帆布。

优选的，所述收纳腔包括覆盖在收纳腔左侧矩形架体上的第四帆布层、固定在矩形架体前端的第一帆布层、固定在矩形架体后端的第二帆布层、连接在第一帆布层和第二帆布层右端之间的第三帆布层、覆盖在支撑框上的第五帆布层构成，所述第一帆布层、第二帆布层和第三帆布层下端均固定在支撑框上。

优选的，所述收纳腔上端开口上固定有穿过第一帆布层、第二帆布层和第三帆布层的松紧带。

优选的，所述腰部支撑装置包括分别固定在矩形架体前后端的固定板，两固定板之间前后滑动连接有弧形支撑片，所述固定板内侧的弧形支撑片上固定有立柱，所述固定板上旋拧有螺栓，所述螺栓的内端转动连接在立柱上。

优选的，所述固定板自由端开有T字形滑槽，所述弧形支撑片上固定有滑动配合在T字形滑槽内的T字形滑条。

优选的，所述背带包括固定在矩形架体上端的第一带体和固定在矩形架体下端的第二带体，所述第一带体自由端连接有卡扣子扣，所述第二带体自由端连接有与卡扣子扣配合的卡扣母扣。

优选的，所述立柱上开有面朝固定板的且与螺栓垂直的滑动槽，所述滑动槽内滑动配合有滑块，所述螺栓内端转动连接在滑块上。

本实用新型的有益效果是：采用虚拟仿真和半实物仿真相结合的对抗训练模式，利用虚拟现实技术建立身临其境的战场训练环境，具有较强的沉浸感和交互性，以VR立体视景头盔为基本观察窗口，通过立体显示、全域音效构设逼真的声、光、电战场训练环境，提高射击指挥、射击操作的沉浸感，从而最大限度提高训练效果。其中的背负架在放置背负主机时直接从上端开口放入其中即可，放入方便快捷，且背负架带有可调节的弧形支撑片，可以根据不同受训者的需要来调节其弧度，使其适配其背部，支撑效果好。

附图说明

图1为本实用新型实施例电路原理图。

图2为本实用新型背负架的主视图。

图3为本实用新型背负架的右视结构图。

图4为本实用新型背负架的俯视结构图。

图5为本实用新型弧形支撑片的端面视图。

图6为本实用新型立柱上设有滑动槽的结构图。

图7为背负背心的背面视图。

图8为支撑柱和挡片的连接视图。

图9中，a为本实用新型所适用的背负主机的一个实施例的立体图，b为背负背心所适用的背负主机的一个实施例的立体图。

图10为图9b中所示背负主机的另一个视角立体图。

图11为背负背心的正面视图。

具体实施方式

以下结合附图1-11对本实用新型的具体实施方式做出进一步详细说明。

实施例1，其解决的技术方案是，包括训练控制主机、训练控制主机电连的无线路由器，用来接收无线路由器信号的瞄准训练弹和背负主机，连接到背负主机上的虚拟现实头显，其特征在于，还包括用来放置背负主机的背负架1，所述背负架1包括一矩形架体2，所述矩形架体2下端与其垂直伸出有支撑框3，所述固定在矩形架体2和支撑框3之间的上部开口的收纳腔4，所述矩形架体2背向支撑框3的侧面上固定有腰部支撑装置5，所述矩形架体2上连接有两个背带6。其中的虚拟现实头显可以包括一头盔、安装在头盔前端的VR显示器、安装在头盔两侧的一体式耳机，该装置可以等同于背景技术中所述的中国实用新型专利ZL201721173877.6中的立体视镜头盔。背负主机等同于上述背景技术专利中的虚拟现实主机。该实用新型使用时，将虚拟性现实头显带在使用者头部，然后将背负主机放置到收纳腔4内，之后将背负架1背负在受训者身上，将虚拟现实头显连接在背负主机上，在训练过程中，通过移动电源给便携式训练控制主机供电，背负主机（也可以称为场景模拟器）和瞄准训练弹通过无线路由器与便携式训练控制主机进行信息交互，而背负主机将战场的音频视频流传递给虚拟现实头显，受训者通过虚拟现实头显来观察战场信息，通过瞄准训练弹来进行射击。

该实用新型中的背负架，适用于图9a中的背负主机，该背负主机下部带有安装电池的电池槽31，使用时将电池安装在该电池槽31内即可。

在背负主机较小且没有电池槽的情况下，如图9b中所示，其适用于背负背心，该背负背心如图7中a和b所示，该背负背心24包括背心主体25，所述背心主体25背面固定有两个横向间隔布置且向前伸出的支撑柱26，所述支撑柱26前端固定有直径大于支撑柱的挡片27。所述背负主机28背面开有与挡片27相对应的可以穿过挡片27的通过孔29，所述通过孔29上端相接有不能通过挡片27且可以通过支撑柱26的竖向的长条孔30。使用的时候，将背负背心24穿在人体身上，然后将背负主机28的通过孔29对准挡片27推入，当挡片27通过通过孔29之后，向下移动背负主机28，使得支撑柱26在长条孔30内滑动，直到支撑柱26滑动到长条孔30的最上端为止，由于此时的挡片27不能通过长条孔30，因此，此时背负主机28就挂在了背负背心24上。当需要取下时，只需要向上移动背负主机28，将挡片27对准通过孔29，然后将挡片27经过通过孔29拿出即可取下背负主机28。该结构将背负主机和背负背心有效的结合在一起。在该背负背心前侧和后侧下部均设置有口袋32，该口袋32可以用来放置电池，尤其是当电池放置到背负背心前侧的电池口袋时，背心后部固定背负主机，背心前部固定电池，这样将重量有效的分散在了人体的前后部，有利于人体活动，减轻了人体的背负负担。

实施例2，在实施例1的基础上，所述矩形架体2和支撑框3上均覆盖有帆布7。覆盖上帆布7之后，使得和人体接触部分更加柔软，且外观更加美观。

实施例3，在实施例1的基础上，所述收纳腔4包括覆盖在收纳腔4左侧矩形架体2上的第四帆布层8、固定在矩形架体2前端的第一帆布层9、固定在矩形架体2后端的第二帆布层10、连接在第一帆布层9和第二帆布层10右端之间的第三帆布层11、覆盖在支撑框3上的第五帆布层12构成，所述第一帆布层9、第二帆布层10和第三帆布层11下端均固定在支撑框3上。该收纳腔4上端有一个布袋口（该布袋口由第四帆布层、第一帆布层、第二帆布层和第三帆布层合围而成），在使用时，只需要将背负主机从布袋口放入该收纳腔内即可，拿取方便。该收纳腔是柔性的，因此不会刮花背负主机。

实施例4，在实施例3的基础上，所述收纳腔4上端开口上固定有穿过第一帆布层9、第二帆布层10和第三帆布层11的松紧带13。松紧带13是为了可以收紧布袋口，使得布袋口缩紧后绑着背负主机，将其更加牢靠的紧固在布袋内。优选的，可以在矩形架体2下端中部固定一拉紧带14，该拉紧带14自由端的背向矩形架体2的一侧贴合有第一尼龙搭扣15，在矩形架体2上覆盖的第四帆布层8对应贴合有与第一尼龙搭扣15相配合的第二尼龙搭扣16。在具体使用时，将背负主机放置到收纳腔内后，通过将拉紧带14的自由端穿入到背负主机和第四帆布层8之间，且将第一尼龙搭扣15扣合在第二尼龙搭扣16上，使得拉紧带14紧锢着背负主机的上端。这样背负主机更加稳固的放置在收纳腔内。

实施例5，在实施例1的基础上，所述腰部支撑装置5包括分别固定在矩形架体2前后端的固定板17，两固定板17之间前后滑动连接有弧形支撑片18，所述固定板17内侧的弧形支撑片18上固定有立柱19，所述固定板17上旋拧有螺栓20，所述螺栓20的内端转动连接在立柱19上。弧形支撑片18具有一定的弹性。可以是由不锈钢制成的弹性支撑片。如果需要调节弧形支撑片18的弧度，则只需要拧动两侧的螺栓20，螺栓20通过立柱19带动弧形支撑片18的端部进行移动，进而调节弧形支撑片18的弧度。在螺栓20的头部可以固定一个方便手拧的旋钮。

实施例6，在实施例5的基础上，所述固定板17自由端开有T字形滑槽，所述弧形支撑片18上固定有滑动配合在T字形滑槽内的T字形滑条21。T字形滑槽可以将T字形滑条21只沿着其滑动而不会脱落。

实施例7，在实施例5的基础上，所述背带6包括固定在矩形架体2上端的第一带体601和固定在矩形架体2下端的第二带体602，所述第一带体601自由端连接有卡扣子扣603，所述第二带体602自由端连接有与卡扣子扣603配合的卡扣母扣604。使用时，将卡扣扣合后就构成了背带，受训者通过该背带将背负架背起即可。

实施例8，在实施例5的基础上，所述立柱19上开有面朝固定板17的且与螺栓20垂直的滑动槽22，所述滑动槽22内滑动配合有滑块23，所述螺栓20内端转动连接在滑块23上。调节弧形支撑片18的时候，拧动螺栓20，此时通过立柱19带着弧形支撑片18沿着固定板17滑动，由于弧形支撑片18的弧度改变，因此，此时滑块23在滑动槽22内移动。

该实用新型便携式防空武器沉浸训练对抗系统，针对现有便携式地空武器模拟训练要素不全、对抗性不强等问题，采用虚拟仿真和半实物仿真相结合的对抗训练模式，利用虚拟现实技术建立身临其境的战场训练环境，具有较强的沉浸感和交互性，以VR立体视景头盔为基本观察窗口，通过立体显示、全域音效构设逼真的声、光、电战场训练环境，提高射击指挥、射击操作的沉浸感，从而最大限度提高训练效果。能完成《军事训练与考核大纲》中课目的训练与考核，集便携式地空武器的射击指挥、射击训练、考核评估与自主学习功能于一体，解决了制约部队作战训练目标保障难、受天候影响大、对抗训练无法进行等难题，对提高装备操作水平和训练效益具有重要作用。

实现指挥员目标导引训练、发射阵地配置、蓝军实时对抗、战场态势管理等能力的训练，实现射手供电、瞄准跟踪、截获、解锁、前置量引入和发射等操作技能的训练和典型目标识别训练功能，能进行尾追射击、迎攻射击和射击指挥训练，对提高便携式地空武器的命中精度和杀伤概率、适时歼灭敌空中来袭目标等具有重要意义。

便携式训练控制主机：主要由便携式、高性能、加固、多任务、多屏输出、无线数据传输功能于一体的工作站（训练控制主机）组成，用于实现导调控制、兵力生成、机动对抗、环境模拟、目标引导、射击训练、组网训练、考核评估等功能。

射手训练系统：主要由模拟装筒武器、模拟发射机构和模拟地面能源三部分构成，用于实现射手真实操作与增强实现训练的结合，最大限度地提高射击训练的沉浸感和逼真度。

单兵一体头盔：主要由单兵战术头盔、虚拟现实头显组成。

用于实现增强现实立体视觉显示，通过立体视觉和立体听觉增强射手训练的沉浸感，系统采用头盔和装筒武器分离的设计方式，更真实地模拟实装操作时的训练体验，促使射手生成应对不同战场环境下的接近真实的操作技能。

单兵肩负工作站（背负主机）：主要由微型工作站、电源管理系统与锂电池组组成。用于实现单兵一体头盔显示控制，为射手提供逼真的沉浸训练战场环境，与射手训练系统之间采用无线数据连接方式，最大限度还原实装作战训练情况。

主要战术技术性能

（一）模拟训练能力

系统训练能力，要求可以满足不少于1名主射手、1名副射手和1名班（排）长的训练任务，实现射击指挥、射击操作、考核评估与自主学习功能；通过增加硬件设备具备扩展到2名主射手同时进行训练的能力；

硬件模拟能力，按照实装等比例、等重量模拟武器发射筒，实现与实装基本一致的训练体验，与主机系统生成的战场环境相融合，可实现防空武器射手对目标的迎攻、尾追发射训练。模拟发射训练弹和发射筒不能有任何外接电缆数据线，单兵头盔系统与导调控制主机之间没有有线线缆连接，确保和实装操作训练一致。

软件模拟能力，采用虚拟现实技术建立身临其境的战场训练环境，以与发射筒分离配置的立体视景头盔为基本观察窗口，虚拟的前后瞄准具、发射筒等能真实还原实装搜索、捕获、跟踪、射击全过程，通过立体显示、全域音效构设逼真的声、光、电战场训练环境，具有较强的沉浸感和交互性，从而最大限度提高训练效果。

系统检测能力，具备故障自检和自诊断功能，可对系统各组成之间软硬件工作情况进行测试。

组网协同训练，要求预留通讯接口，具备组网协同训练拓展功能。

（二）导调控制能力

导调控制主机采用高性能加固便携式工作站，集多任务、多屏输出、无线数据传输等功能于一体，具有训练难度设定、战场环境仿真、自然环境模拟、蓝军兵力生成、蓝军机动对抗、组网协同训练、战场态势监控和训练考核评估等功能；系统可以实现战场态势和实际场景之间自由切换，可以选择不同观察视角（包括射手、第三人称）。系统支持多路视频输出能力，支持高清投影输出和高保真环绕立体声输出，便于增强演示效果。

训练难度设定，要求能提供初级、中级和高级3个训练难度等级，难度等级划分应贴合部队培养实际并遵循技能生成规律；

战场态势监控，要求能在PPI监控画面实时绘制目标航迹，能实现PPI画面和战场环境之间的切换，能提供不少于2种视角的战场态势监控；具备三维模拟视场，可设置任意敌情方向，射手视角与实装一致，发射景象与实装一致，模拟环境视场达到全向360°。

蓝军兵力生成，要求系统能提供不少于直升机、固定翼飞机、巡航武器等3类典型目标的选择，支持双机多机编队和目标航路等空情参数的自由设定；

蓝军目标对抗，要求能在对抗训练过程中实时施加多种对抗手段，包括战术规避对抗（不少于加速逃逸、S型机动、螺旋机动、悬停攻击等3种）、红外诱骗干扰（发射红外诱饵数量应符合装备实际情况）、对地攻击对抗（发射弹药种类和特性应符合装备实际情况）等，对抗手段应符合战术运用规则。

（三）射击训练能力

实现射击操作训练，完成射手启动、截获、解锁、前置量引入和发射等操作技能的训练，以及射手对典型目标识别能力的训练；

实现提供能完整模拟武器发射操作的全过程；

系统能提供陆基固定平台发射、舰船运动平台、发射车等载具发射等多平台的防空武器发射训练；

（四）射击指挥功能

实现指挥员目标导引训练、发射阵地配置、实时对抗蓝军、战场态势管理等能力的训练。

（五）战场环境模拟能力

8种战场地理环境（含城市、野外、岛屿、海上、要地、机场等）、不少于5种作战天候环境（包括雨、雪、雷、电、阴晴）；

战场环境模拟，系统可人工设置和模拟不少于城市、野外、岛屿、海上、要地、机场等8种以上不同类别训练环境；

自然环境模拟，要求能实现对自然环境及时间的模拟，提供多种战场时间选择，晴、阴、雨、雪等4种天气状态的选择，以及对风速、雨量等自然参数的设定；可人工设置训练时间和模拟微光、大风、大雾、烟尘等特殊射击条件；可模拟陆上、舰艇、发射车等不同发射平台；

要逼真模拟战场对抗时的声音、火光、爆炸、烟雾、尾迹，能模拟多种目标机动飞行轨迹；

（六）训练评估能力

系统能根据训练科目、难易程度、目标对抗策略，以及训练中获取的发射角、前置量、各种操作动作的时机等训练参数，按照定性与定量评估相结合的方式，参考弹道仿真与弹目交会的计算结果，给出量化的评分，同时给出改进建议。

（七）战场态势显示能力

投影分辨率：1920×1080（选配或自建）

多屏输出能力：1-4路1080P（按需定制）

音频声道：5.1环绕立体声（选配或自建）

音频功率：不小于600W

（八）惯性器件测量精度

时间测量精度 1ms

定位自由度 偏航、倾斜、横滚三自由度

角范围 任何方向

方位 ±180°

俯仰 ±90°

滚转 ±90°

测量角精度 1.0° RMS

（九）展开、撤收时间

展开时间： ≤30min

撤收时间： ≤10min

（十）可靠性、维修性

平均无故障工作时间（MTBF）：≥800h

平均故障修复时间（MTTR）：≤10min

（十一）使用环境条件

工作环境温度 0℃～＋40℃

工作环境相对湿度 不大于80％（温度30摄氏度）

供电电压： 220V±10％

供电频率： 50Hz±5％

四、应用前景

ADK06VR1型训练模拟系统结合武器系统性能特点和武器分队作战训练需求，综合运用增强现实技术、微机电和无线数传技术等，设计思想先进，技术和工艺成熟，集多型号便携式地空武器射击训练、考核评估和自主学习功能于一体，逼真度高、训练要素全、通用性强、可扩展性好，有重大的创新性，居国内同领域领先地位。

Claims (8)

1.防空武器沉浸式对抗训练系统，包括训练控制主机、训练控制主机电连的无线路由器，用来接收无线路由器信号的瞄准训练弹和背负主机，连接到背负主机上的虚拟现实头显，其特征在于，还包括用来放置背负主机的背负架（1），所述背负架（1）包括一矩形架体（2），所述矩形架体（2）下端与其垂直伸出有支撑框（3），固定在矩形架体（2）和支撑框（3）之间的上部开口的收纳腔（4），所述矩形架体（2）背向支撑框（3）的侧面上固定有腰部支撑装置（5），所述矩形架体（2）上连接有两个背带（6）。

2.根据权利要求1所述的防空武器沉浸式对抗训练系统，其特征在于，所述矩形架体（2）和支撑框（3）上均覆盖有帆布（7）。

3.根据权利要求1所述的防空武器沉浸式对抗训练系统，其特征在于，所述收纳腔（4）包括覆盖在收纳腔（4）左侧矩形架体（2）上的第四帆布层（8）、固定在矩形架体（2）前端的第一帆布层（9）、固定在矩形架体（2）后端的第二帆布层（10）、连接在第一帆布层（9）和第二帆布层（10）右端之间的第三帆布层（11）、覆盖在支撑框（3）上的第五帆布层（12）构成，所述第一帆布层（9）、第二帆布层（10）和第三帆布层（11）下端均固定在支撑框（3）上。

4.根据权利要求3所述的防空武器沉浸式对抗训练系统，其特征在于，所述收纳腔（4）上端开口上固定有穿过第一帆布层（9）、第二帆布层（10）和第三帆布层（11）的松紧带（13）。

5.根据权利要求1所述的防空武器沉浸式对抗训练系统，其特征在于，所述腰部支撑装置（5）包括分别固定在矩形架体（2）前后端的固定板（17），两固定板（17）之间前后滑动连接有弧形支撑片（18），所述固定板（17）内侧的弧形支撑片（18）上固定有立柱（19），所述固定板（17）上旋拧有螺栓（20），所述螺栓（20）的内端转动连接在立柱（19）上。

6.根据权利要求5所述的防空武器沉浸式对抗训练系统，其特征在于，所述固定板（17）自由端开有T字形滑槽，所述弧形支撑片（18）上固定有滑动配合在T字形滑槽内的T字形滑条（21）。

7.根据权利要求5所述的防空武器沉浸式对抗训练系统，其特征在于，所述背带（6）包括固定在矩形架体（2）上端的第一带体（601）和固定在矩形架体（2）下端的第二带体（602），所述第一带体（601）自由端连接有卡扣子扣（603），所述第二带体（602）自由端连接有与卡扣子扣（603）配合的卡扣母扣（604）。

8.根据权利要求5所述的防空武器沉浸式对抗训练系统，其特征在于，所述立柱（19）上开有面朝固定板（17）的且与螺栓（20）垂直的滑动槽（22），所述滑动槽（22）内滑动配合有滑块（23），所述螺栓（20）内端转动连接在滑块（23）上。

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